密骨打老兒丸治療骨質(zhì)疏松的有效成分群的研究.pdf

1、目的:運用計算機輔助藥物設(shè)計的相關(guān)軟件，按照分子對接的方法，依據(jù)配體與受體作用的“鎖-鑰原理”，對密骨打老兒丸所含有的已知的所有化學(xué)成分與骨質(zhì)疏松癥關(guān)系密切的靶酶進行虛擬篩選，從而尋找密骨打老兒丸的有效成分群，進一步探討密骨打老兒丸在治療骨質(zhì)疏松過程中發(fā)揮主要作用的化學(xué)成分，為其臨床治療骨質(zhì)疏松及中藥的現(xiàn)代開發(fā)提供依據(jù)。
　　方法:應(yīng)用的軟件為Accelrys公司的Discovery Studio2.1(DS2.1)軟件。以密骨打

2、老兒丸的藥物成分為研究對象，從中藥原植物化學(xué)成分手冊和中國藥典中收集該方所含有的化合物，共收集到530多個化學(xué)成分，通過ChemOffice軟件將所有的化合物繪制并轉(zhuǎn)化為可用于分子對接的三維結(jié)構(gòu)，并用DS2.1軟件在Ligand Minimization界面選用MMFF力場優(yōu)化，生成小分子化合物庫。虛擬篩選所需的與骨質(zhì)疏松癥關(guān)系密切的靶酶結(jié)構(gòu)可以從蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫即PDB庫中直接下載，主要有五個，分別為雌激素受體(estrogen rece

3、ptor, ER)、維生素D受體(vitamin D receptor, VDR)、過氧化物酶增殖物激活受體γ(peroxisome proliferators activated receptorgamma，PPARγ)、組織蛋白酶K(cathespin K，CTSK)以及Ⅱ型碳酸酐酶(carbonic anhydrase，CAⅡ)。下載為DS2.1軟件可用的文件格式，所得的蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)模型除去其結(jié)構(gòu)中尚不明確的結(jié)構(gòu)及水分子，并除去

4、內(nèi)源性配體，然后加上極性氫原子，賦予電荷。然后選擇合適的配體結(jié)合口袋，五個靶酶的活性口袋均是直接從配體—受體復(fù)合物結(jié)構(gòu)中抽出使用。分子對接過程采用的是Accelrys公司的Discovery Studio分子模擬軟件包，結(jié)合位點為各蛋白質(zhì)原配體分子所在的位置，結(jié)合位點的活性口袋部分是其半徑為0.5nm范圍內(nèi)的所有子結(jié)構(gòu)。在受體活性口袋中進行對接的配體分子的可能構(gòu)象模式采用Ligandfit模塊進行采集。然后配體小分子的柔性部位被系列命令

5、定義，并設(shè)定其對接參數(shù)在ligandfit模塊中完成對接，根據(jù)打分函數(shù)確定配體-受體的幾何構(gòu)型匹配程度和相互作用能量大小，選出兩者結(jié)合程度較高的候選化合物。配體保持柔性，每產(chǎn)生一個新的構(gòu)象，即進行配體和受體之間的分子對接。在Ligandfit計算中，最大保存構(gòu)象設(shè)為100，其他參數(shù)為Ligandfit給定的缺省值。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)在對接時保持剛性，應(yīng)用蒙地卡羅模擬來產(chǎn)生配體分子的構(gòu)象，每產(chǎn)生一個新構(gòu)象后都進行配體小分子與受體蛋白質(zhì)之間的對接

6、，計算評分。采樣后在活性位點進行剛性分子優(yōu)化，優(yōu)化參數(shù)設(shè)置為最陡下降法。Dreiding力場打分。若分子對接成功，以DOCKSCORE為評價指標(biāo)，對對接成功化合物的DOCKSCORE進行排序，并以原配體與蛋白的DOCKSCORE為閾值，在已搜集到的530多個小分子化合物中尋找比原配體DOCKSCORE高的化合物。用這種方法，以突出密骨打老兒丸所含化合物與骨質(zhì)疏松相關(guān)的重要靶酶可能的活性。
　　結(jié)果:在Ligandfit模塊中，依據(jù)

7、能量互補、幾何互補以及化學(xué)環(huán)境互補等原則，運行程序得到各自最佳的DOCKSCORE。與已知的原配體打分值相比，找到與ER、VDR、PPARγ、CTSK、CAⅡ5個靶酶結(jié)合的較好的化合物分別有127、104、95、98、89個，其中分別于ER、VDR、PPARγ、CTSK、CAⅡ5個靶酶結(jié)合的分值較高的化合物為淫羊藿苷、補骨脂定、大黃素甲醚-8-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、梓醇、阿魏酸。在這些有活性的小分子化合物中，其中有26個分子與3個或

8、3個以上的蛋白質(zhì)有比較強烈的相互作用，其中淫羊藿苷、柚皮苷、山奈酚、桃葉珊瑚苷、蛻皮甾酮等能與4個靶酶都有較好的相互作用。巴戟天所含的化合物與靶酶結(jié)合的分值較高的主要為蒽醌類化合物，為巴戟天的活性成分之一;骨碎補所含的化合物與靶酶結(jié)合的分值較高的主要為骨碎補總黃酮類，為骨碎補的主要活性成分之一;淫羊藿所含的化合物與靶酶結(jié)合的分值較高的主要為淫羊藿總黃酮類，為淫羊藿的主要活性成分;補骨脂所含的化合物與靶酶結(jié)合的分值較高的主要為香豆素類和補

9、骨脂總黃酮類，為補骨脂的主要活性成分;杜仲所含的化合物與靶酶結(jié)合的分值較高的主要為環(huán)稀醚萜類和黃酮類，為杜仲的活性成分之一;牛膝所含的化合物與靶酶結(jié)合的分值較高的主要為甾酮類和三萜皂苷類，為牛膝的活性成分之一;續(xù)斷所含的化合物與靶酶結(jié)合的分值較高的主要為三萜皂苷類和環(huán)稀醚萜類，為續(xù)斷的活性成分之一，等等。
　　結(jié)論:密骨打老兒丸中與ER、VDR、PPARγ、CTSK、CAⅡ5個靶酶結(jié)合的較好的活性小分子化合物分別有127、104、

10、95、98、89個，其中有26個分子與3個或3個以上的蛋白質(zhì)有比較強烈的相互作用，其中淫羊藿苷、柚皮苷、山奈酚、桃葉珊瑚苷、蛻皮甾酮等能與4個靶酶都有較好的相互作用。這說明在這些與骨質(zhì)疏松相關(guān)的蛋白質(zhì)中可能有相似的結(jié)合區(qū)域，執(zhí)行相似的功能，這些分子很有可能在調(diào)控這些蛋白質(zhì)的活性和蛋白質(zhì)相互作用方面具有非常重要的作用。這些化合物可能是密骨打老兒丸治療骨質(zhì)疏松癥的重要活性成分。另外這些分子同時靶向了多個蛋白質(zhì)，這也正是中藥的特點，即其藥效成