分子对接在基于结构药物设计中的应用

分子对接是研究分子间（如配体如受体）相互作用,并预测其结合模式和亲合力的一种理论模拟方法。近年来,分子对接方法已成为计算机辅助药物研究领域的一项重要技术,在数据库搜寻,组合库设计及蛋白作用研究方面得到了广泛发展。     

基于网络药理学和分子对接探讨黄芪治疗特发性肺纤维化的分子机制

本研究旨在以黄芪活性成分为切入点,基于网络药理学及分子对接研究黄芪治疗特发性肺纤维化的分子机制.首先,通过TCMSP筛选黄芪的活性成分;利用Swiss Target Prediction预测黄芪化学成分潜在靶点;使用Gene-Cards和CTD筛选出特发性肺纤维化的相关基因,交集获得黄芪治疗特发性肺纤维化的潜在靶点,对...     

基于网络药理学及分子对接探讨雷公藤干预结缔组织相关间质性肺病的分子机制

为探究雷公藤干预结缔组织相关间质性肺疾病(CTD-ILD)的分子机制.运用网络药理学的方法,通过TCM-SP数据库挖掘雷公藤的主要化学成分及作用靶点,利用Genecards、OMIM、DrugBank数据库获取CTD-ILD相关靶点,利用String平台进行蛋白质相互作用分析,构建PPI网络并挖掘网络中潜在的蛋白质功能...     

基于分子对接的小分子 c-Met 抑制剂 结构特征及其研究进展

受体酪氨酸激酶 c-Met 是抗肿瘤治疗的一个重要靶点,c-Met/HGF 通路在肿瘤的发生、发展、转移及血管再生中发挥重要作用。 综述 c-Met 及与配体 HGF 的复合物结构特征、c-Met/HGF 通路的生物学作用以及靶向 c-Met 抗肿瘤小分子抑制剂的研究进展。     

蛋白质与类药分子的柔性对接

本文利用“禁忌搜索”算法和Ｇｅｈｌｈａａｒ简化能量势函数实现蛋白质与类药分子之间的柔性对接。对包含１００个复合物的检验集进行了计算检验,得到了满意的结果,８９％预测复合物结构的误差小于０．２５ｎｍ。与利用遗传算法进行柔性对接的ＧＯＬＤ程序相比,本方法的成功率高,局限性小,计算时间也短。     

蛋白质-蛋白质分子对接方法研究进展

蛋白质分子间相互作用与识别是21世纪生命科学研究的前沿和热点.分子对接方法是研究这一课题有效的计算机模拟手段.通常,蛋白质-蛋白质分子对接包括四个阶段:搜索受体与配体分子间的结合模式,过滤对接结构以排除不合理的结合模式,优化结构,用精细的打分函数评价、排序对接模式并挑选近天然构象.结合国内外研究蛋白质-蛋白质分子对接方法进展和本研究小组的工作,对以上四个环节做了详细的综述.另外,还分析了目前存在的主要问题,并提出对未来工作的展望.     

分子对接与全局极小化方法

全局极小化方法及其在结构生物学中的应用近年来取得了显著的进展.适当简化的分子对接问题是全局极小化方法的一个很好目标,并且是当前一个相当活跃的研究领域.对接可分为两类：主要用于从头配体设计的细致对接和用于已知化合物数据库筛选以发现药物的粗略对接,它们对全局极小化算法的要求是不同的.简要评述了新出现的适合于对接问题的随机和确定性全局极小化算法,其中势能平滑算法看来很有希望,值得密切关注.     

基于网络药理学和分子对接探讨苓桂术甘汤治疗冠心病的作用机制

苓桂术甘汤是出自伤寒论的经典名方,临床上对治疗冠心病(coronary heart disease,CHD)具有显著疗效。由于苓桂术甘汤复杂的分子组成和多样的药学活性,且关于其治疗CHD的基础理论研究较少,目前苓桂术甘汤治疗CHD的作用机制和靶点尚未完全阐明。本文采用网络药理学的研究方法探索苓桂术甘汤治疗CHD的作用机制,并利用分子对接验证药物效应分子与靶点间的相互作用。本文通过TCMSP数据库获取苓桂术甘汤中103个有相关靶点信息的活性成分及对应靶点,通过GeneCards数据库和DisGeNET数据库获取4 618个CHD相关靶点蛋白。将苓桂术甘汤与CHD的交集靶点导入到Cytoscape3.9.1软件中构建“苓桂术甘汤-活性成分-CHD作用靶点”网络,并利用STRING数据库获取交集靶点相互作用关系,筛选出AKT1、TP53、STAT3等核心靶点并绘制PPI网络。利用交集靶点在David数据库中进行GO和KEGG富集分析发现,苓桂术甘汤通过调控细胞凋亡、细胞增殖、血管生成、胆固醇代谢、炎症反应以及对脂多糖、缺氧、肿瘤坏死因子的响应等生物学过程和AGE-RAGE、脂质与动脉粥样硬化...     

基于分子对接和系统药理学小青龙汤治疗哮喘的作用机制

为从分子层面阐述小青龙汤治疗哮喘的作用机制,探索小青龙汤的潜在靶标,本研究检索中药系统药理学数据库及分析平台(TCMSP)并根据口服生物利用度(oralbioavailability,OB)、药物相似性(drug-likeness,DL)筛选出小青龙汤的活性成分,利用Pharmmapper数据库筛选小青龙汤潜在作用靶点,挖掘CTD、Genecards数据库以筛选与哮喘相关的作用靶点,利用Cytoscape 3.6.1软件构建小青龙汤的蛋白互作网络图、化合物靶点图,并通过计算拓扑学参数找到小青龙汤中关键的作用靶点和化合物。对小青龙汤对哮喘的作用靶点进行GO分析和KEGG分析。利用iGEMDOCK软件进行分子对接,预测作用靶点和主要化合物的结合度。通过筛选得到小青龙汤活性成分、潜在作用靶点;GO分析得到43个生物学过程、11个细胞组成和9个分子功能;KEGG分析包括PI3K-Akt信号通路、HIF-1信号通路、Wnt信号通路等。初步验证和预测了小青龙汤对治疗哮喘的作用机制,并为进一步深入揭示其作用机制提供参考。     

基于TCMSP数据库的分子对接虚拟筛选JAK3特异性抑制剂CSCD

以LeDock分子对接软件对TCMSP数据库中的13445种中草药成分小分子与JAK3激酶进行分子模拟对接研究,分析对接结合自由能与配体效率,筛选出18种小分子,再根据受体与配体的相互作用进一步分析,得到7种与JAK3激酶有较好结合作用的小分子,并且发现JAK3激酶分子中氨基酸残基Arg953、Asp967、Lys830、Ala966和Asn954是小分子与酶形成氢键作用的重要位点,为JAK3抑制剂的开发设计提供有力依据。以其他JAK家族成员为靶蛋白,进行反向筛选,发现断马钱子苷(scologanin)对JAK3激酶表现出强结合力与高选择性。本研究意在寻找可以作为JAK3激酶高选择性抑制剂的中草药药效小分子,结果发现断马钱子苷具备相应的潜力,值得进一步深入研究。     

PyXlinkViewer: A flexible tool for visualization of protein chemical crosslinking data within the PyMOL molecular graphics system

Chemical crosslinking‐mass spectrometry (XL‐MS) is a valuable technique for gaining insights into protein structure and the organization of macromolecular complexes. XL‐MS data yield inter‐residue restraints that can be compared with high‐resolution structural data. Distances greater than the crosslinker spacer‐arm can reveal lowly populated “excited” states of proteins/protein assemblies, or crosslinks can be used as restraints to generate structural models in the absence of structural data. Despite increasing uptake of XL‐MS, there are few tools to enable rapid and facile mapping of XL‐MS data onto high‐resolution structures or structural models. PyXlinkViewer is a user‐friendly plugin for PyMOL v2 that maps intra‐protein, inter‐protein, and dead‐end crosslinks onto protein structures/models and automates the calculation of inter‐residue distances for the detected crosslinks. This enables rapid visualization of XL‐MS data, assessment of whether a set of detected crosslinks is congruent with structural data, and easy production of high‐quality images for publication.     

Template-based modeling and ab-initio docking using CoDock in CAPRI

Integration of template-based modeling, global sampling and precise scoring is crucial for the development of molecular docking programs with improved accuracy. We combined template-based modeling and ab-initio docking protocol as hybrid docking strategy called CoDock for the docking and scoring experiments of the seventh CAPRI edition. For CAPRI rounds 38-45, we obtained acceptable or better models in the top 10 submissions for eight out of the 16 evaluated targets as predictors, nine out of the 16 targets as scorers. Especially, we submitted acceptable models for all of the evaluated protein-oligosaccharide targets. For the CASP13-CAPRI experiment (round 46), we obtained acceptable or better models in the top 5 submissions for 10 out of the 20 evaluated targets as predictors, 11 out of the 20 targets as scorers. The failed cases for our group were mainly the difficult targets and the protein-peptide systems in CAPRI and CASP13-CAPRI experiments. In summary, this CAPRI edition showed that our hybrid docking strategy can be efficiently adapted to the increasing variety of challenges in the field of molecular interactions.     

The PyRosetta Toolkit: A Graphical User Interface for the Rosetta Software Suite

The Rosetta Molecular Modeling suite is a command-line-only collection of applications that enable high-resolution modeling and design of proteins and other molecules. Although extremely useful, Rosetta can be difficult to learn for scientists with little computational or programming experience. To that end, we have created a Graphical User Interface (GUI) for Rosetta, called the PyRosetta Toolkit, for creating and running protocols in Rosetta for common molecular modeling and protein design tasks and for analyzing the results of Rosetta calculations. The program is highly extensible so that developers can add new protocols and analysis tools to the PyRosetta Toolkit GUI.     

Studies on Pidotimod Enantiomers With Chiralpak‐IA: Crystal Structure,Thermodynamic Parameters and Molecular Docking

Pidotimod, a synthetic dipeptide, has two chiral centers with biological and immunological activity. Its enantiomers were characterized by x‐ray crystallographic analysis. A chiral stationary phase (CSP) Chiralpak‐IA based on amylose derivatized with tris‐(3, 5‐dimethylphenyl carbamate) was used to separate pidotimod enantiomers. The mobile phase was prepared in a ratio of 35:65:0.2 of methyl‐tert‐butyl‐ether and acetonitrile trifluoroaceticacid. In addition, thermodynamics and molecular docking methods were used to explain the enantioseparation mechanism by Chiralpak‐IA. Thermodynamic studies were carried out from 10 to 45 °C. In general, both retention and enantioselectivity decreased as the temperature increased. Thermodynamic parameters indicate that the interaction force between the pidotimod enantiomer (4S, 2'R) and IA CSP is stronger and their complex model is more stable. According to GOLD molecular docking simulation, Van der Waals force is the leading cause of pidotimod enantiomers separation by IA CSP. Chirality 27:802–808, 2015. © 2015 Wiley Periodicals, Inc.     

预测蛋白质—蛋白质复合物结构的软对接算法

提出了一种有效的软对接算法 ,用于在已知受体和配体三维结构的条件下预测蛋白质 蛋白质复合物的结构。该算法的分子模型基于Janin提出的简化蛋白质模型 ,并在此基础上有所改进。对蛋白质分子表面的柔性氨基酸残基Arg、Lys、Asp、Glu和Met进行了特殊处理 ,通过软化分子表面的方式考虑了它们的侧链柔性。采用双重过滤技术来排除不合理的对接结构 ,此过滤技术是以复合物界面几何互补性和残基成对偏好性为标准提出的。对所得到的构象进行能量优化 ,之后用打分函数对这些结构进行排序 ,挑选出与复合物天然结构接近的构象。该打分函数包括静电、疏水和范德华相互作用能。用此算法对 2 6个复合物进行了结构预测 ,均找到了近天然结构 ,其中有 2 0个复合物的近天然结构排在了前 10位。改进的分子模型可以在一定程度上描述蛋白质表面残基侧链的柔性 ;双重过滤技术使更多的近天然结构保留下来 ,从而提高了算法成功预测的可能性 ;打分函数可以较合理地评价对接结构。总之 ,此种软对接算法能够对蛋白质分子识别的研究提供有益的帮助。