計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)二酮酸類(lèi)HIV-1整合酶抑制劑的研究.pdf

1、HIV-1復(fù)制過(guò)程包括三種關(guān)鍵酶，其中整合酶(IN)負(fù)責(zé)將病毒的cDNA整合到宿主細(xì)胞的DNA中，在人體中不存在其功能的類(lèi)似物，是一個(gè)十分有前景的研發(fā)抗艾滋病藥物的新靶標(biāo)。在已報(bào)道的整合酶抑制劑中，二酮酸類(lèi)及其衍生物是最有前景的一類(lèi)。目前，進(jìn)入臨床研究的該類(lèi)抑制劑和已上市的藥物也只有二酮酸類(lèi)化合物。但由于HIV-1 IN的全酶結(jié)構(gòu)未知以及受體外篩選實(shí)驗(yàn)的限制，使得基于受體結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)進(jìn)展緩慢，目前僅有一個(gè)化合物作為整合酶抑制劑用于臨床

2、治療。計(jì)算機(jī)輔助藥物分子設(shè)計(jì)(CADD)已經(jīng)成為藥物設(shè)計(jì)的常規(guī)方法，其大大加快了藥物設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的效率。本論文借助計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)方法，在已有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，從理論計(jì)算角度對(duì)二酮酸類(lèi)整合酶抑制劑進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。
　　 本論文的主要內(nèi)容包括以下三個(gè)部分:
　　 1.使用CoMFA、region focusing CoMFA和CoMSIA三種方法研究了147個(gè)二酮酸類(lèi)HIV-1 IN抑制劑的鏈轉(zhuǎn)移抑制活性與結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)關(guān)系，并

3、使用全空間搜索找到了具有最佳空間取向的模型。在模型的構(gòu)建過(guò)程中，考慮了二酮酸類(lèi)化合物的互變異構(gòu)現(xiàn)象（酮式和烯醇式）、分子場(chǎng)、電荷以及疊合方式等因素對(duì)CoMFA模型的影響。結(jié)果證實(shí)，烯醇式為該類(lèi)化合物的主要存在形式，所得的三種模型都具有良好的內(nèi)部預(yù)測(cè)能力，且CoMFA模型的外部預(yù)測(cè)能力優(yōu)于CoMSIA模型。所得的模型信息為設(shè)計(jì)合成新型高效的二酮酸類(lèi)IN抑制劑提供了理論指導(dǎo)。
　　 2.采用定量構(gòu)效關(guān)系和分子對(duì)接方法研究了二酮酸衍生

4、物結(jié)構(gòu)與活性的相關(guān)關(guān)系及其與整合酶的結(jié)合模式。由于IN全酶結(jié)構(gòu)及其與DNA的復(fù)合物未知，且已解析的結(jié)構(gòu)中只含有一個(gè)Mg2+，對(duì)接中使用與HIV-1 IN高度同源的原核泡沫病毒(PFV) IN。結(jié)果表明，大部分該類(lèi)化合物與IN的結(jié)合模式與RAL在PFV IN晶體中的結(jié)合模式相似，而且靜電相互作用是調(diào)節(jié)抑制劑活性的重要因素。此外，構(gòu)建了新的藥效團(tuán)模型，并基于藥效團(tuán)模型和分子對(duì)接對(duì)小分子庫(kù)進(jìn)行虛擬篩選，得到一些可能具有HIV-1 IN抑制活性

5、的全新化合物骨架。
　　 3.為了更好地了解G140S/Q148H雙突變對(duì)RAL-IN和EVG-IN復(fù)合物的影響，使用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法研究了體系的動(dòng)力學(xué)行為。研究結(jié)果表明:雙突變對(duì)RAL的結(jié)合口袋、loop區(qū)關(guān)鍵殘基的取向以及RAL與IN之間的氫鍵作用幾乎沒(méi)有影響，但loop區(qū)的運(yùn)動(dòng)性在突變后有所恢復(fù)。EVG與雙金屬離子的螯合作用及對(duì)loop區(qū)的穩(wěn)定作用更強(qiáng)，計(jì)算所得其與IN結(jié)合自由能更低，這些都證明EVG對(duì)IN鏈轉(zhuǎn)移過(guò)程的抑