有機(jī)配體靶向DNA G-四鏈體的分子模擬研究.pdf

1、DNA G-四鏈體因其能夠抑制端粒酶的活性和致癌基因的表達(dá)，已成為抗癌藥物研究的新靶點(diǎn)。然而目前多數(shù)DNA G-四鏈體配體因?qū)Σ煌Y(jié)構(gòu)的G-四鏈體選擇性差而阻礙了其臨床應(yīng)用。G-四鏈體結(jié)構(gòu)溝槽的多態(tài)性，以及與B-DNA溝槽結(jié)構(gòu)的差異性，使針對(duì)DNA G-四鏈體溝槽位點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)成為人們研究的熱點(diǎn)。然而實(shí)驗(yàn)上很少有成功結(jié)合于DNA G-四鏈體溝槽位點(diǎn)的配體，由于實(shí)驗(yàn)手段的限制，對(duì)配體與DNA G-四鏈體溝槽作用特征了解不多。分子模擬技術(shù)在

2、研究藥物與靶點(diǎn)之間相互作用機(jī)制方面，展示了實(shí)驗(yàn)不可比擬的優(yōu)勢(shì)。本論文中，主要采用分子力學(xué)、分子動(dòng)力學(xué)、分子對(duì)接等方法，對(duì)幾種不同有機(jī)配體與不同DNA G-四鏈體溝槽結(jié)合模式進(jìn)行了研究，通過探討溝槽位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)、配體與不同G-四鏈體溝槽的結(jié)合特征以及不同G-四鏈體溝槽結(jié)構(gòu)對(duì)配體結(jié)合的影響等因素，為針對(duì)不同DNA G-四鏈體溝槽的藥物設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。另外，本論文還研究了哌啶類拮抗劑對(duì)hCCR3/hCCR1受體的選擇性作用機(jī)制，為選擇性hCC

3、R3受體拮抗劑的結(jié)構(gòu)修飾和改造提供理論依據(jù)。
　　本論文的主要內(nèi)容包括：
　　1、利用分子動(dòng)力學(xué)、量子化學(xué)計(jì)算等手段研究了Dist-A二聚體在不同長(zhǎng)度平行型DNA G-四鏈體溝槽中的作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)Dist-A二聚體在d[TGGGGT]4序列形成的G-四鏈體溝槽中，能夠很好地契合在四鏈體溝槽的底部，并且Dist-A的酰胺基末端能夠與溝槽3＇末端鳥嘌呤堿基上的N3形成穩(wěn)定的氫鍵；而在 d[GGGGGG]4序列形成的更長(zhǎng)的G-四鏈

4、體鳥嘌呤溝槽中，Dist-A二聚體明顯移向5＇末端，其中配體L2的酰胺基末端從溝槽中間移出。動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果表明，Dist-A二聚體與溝槽末端的鳥嘌呤堿基有更好的結(jié)合能力。為進(jìn)一步探討構(gòu)成G-四鏈體溝槽的鳥嘌呤堿基的性質(zhì)，利用密度泛函方法計(jì)算了三層連續(xù)G-四集體鳥嘌呤核心的自然電荷（NBO電荷），發(fā)現(xiàn)由于金屬陽離子的存在，中間層O6原子的負(fù)電荷比末端的O6原子多0.05|e|，而面向溝槽的N3原子負(fù)電荷相應(yīng)減少。表面靜電勢(shì)計(jì)算結(jié)果也表明，

5、中間層G-四集體具有比末端更偏正的靜電勢(shì)。中心金屬陽離子的存在對(duì)連續(xù)G-四集體鳥嘌呤核心的電子性質(zhì)造成的這種影響，使陽離子配體在溝槽中的結(jié)合趨向于末端。這項(xiàng)研究提出了藥物在平行型G-四鏈體溝槽中結(jié)合的影響因素，對(duì)基于平行型DNA G-四鏈體溝槽的藥物設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。
　　2、利用分子對(duì)接、分子動(dòng)力學(xué)等手段研究了Dist-A及其衍生物B與反平行型端粒 DNA G-四鏈體的作用機(jī)制，結(jié)果表明Dist-A主要通過平面堆積方式作用

6、在反平行型端粒DNA G-四鏈體的末端；而Dist-A衍生物B則由于更長(zhǎng)的鏈狀結(jié)構(gòu)，使其通過平面堆積和溝槽結(jié)合共同作用的方式與反平行型端粒DNA G-四鏈體作用。不同溝槽寬度顯示了對(duì)配體結(jié)合的不同影響，MM_GBSA計(jì)算進(jìn)一步表明，Dist-A衍生物B在反平行型端粒DNA G-四鏈體寬溝槽位點(diǎn)的結(jié)合具有最好的穩(wěn)定G-四鏈體作用。
　　3、利用分子對(duì)接、分子動(dòng)力學(xué)等手段研究了類固醇衍生物（steroid FG）與雜化型端粒DNA G

7、-四鏈體和B-DNA的作用機(jī)制，比較了steroid FG在兩種溝槽中作用的差異性。結(jié)果表明steroid FG在雜化型端粒DNA G-四鏈體中處于溝槽和側(cè)面loop共同形成的疏水區(qū)，以稠合四環(huán)上的兩個(gè)甲基面向溝槽的方式，通過疏水和范德華作用結(jié)合；而在B-DNA中，配體的稠合四環(huán)凹側(cè)沖向溝槽底部的堿基，通過兩端的氨基與B-DNA形成氫鍵，使配體穩(wěn)定在TA小溝槽區(qū)。MM_PBSA計(jì)算表明steroid FG在雜化型端粒DNA G-四鏈體中

8、有更低的結(jié)合自由能。此項(xiàng)研究通過探討類固醇類藥物與端粒DNA G-四鏈體的相互作用機(jī)制，指出特殊的類固醇基團(tuán)與端粒DNA G-四鏈體的范德華作用是其對(duì)G-四鏈體具有更好選擇性的重要因素，對(duì)發(fā)展新型靶向端粒DNA G-四鏈體溝槽配體具有積極的指導(dǎo)意義。
　　4、利用配體支持同源模建（ligand-supported homology modeling）方法，以牛視網(wǎng)膜紫質(zhì)X射線衍射晶體結(jié)構(gòu)為模板，參考定位突變實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，模建了拮抗劑鍵

9、合（antagonist-bound）的人類趨化因子受體hCCR3和hCCR1的三維結(jié)構(gòu)模型。并將一系列1，4-二取代哌啶類拮抗劑分別對(duì)接進(jìn)精致的hCCR3和hCCR1受體模型中，以配體在hCCR3中的結(jié)合自由能理論值對(duì)-lgIC50值做線性回歸，確定性系數(shù)R2為0.94，證明模型是合理的。分析對(duì)接結(jié)果發(fā)現(xiàn)配體主要通過疏水芳香作用與hCCR3和hCCR1受體結(jié)合，而4-芐基哌啶類拮抗劑對(duì)hCCR3受體產(chǎn)生選擇性的主要原因在于配體的哌啶環(huán)