成药性虚拟评价实验报告.pdf

《成药性虚拟评价实验报告.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《成药性虚拟评价实验报告.pdf（17页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、成药性虚拟评价实验报告 热休克蛋白（HSP）与其配体 一、目的要求一、目的要求 1采用 Discovery Studio 的模块 Libdock，以指定或自选一组配体与一个明确活性位点的蛋白质进行分子对接和结果分析。 2掌握 Discovery Studio 的模块 Libdock 基本操作技能及其研究药物分子作用模式的基本方法。 3通过本实验了解 Discovery Studio 主要功能模块及其用途, 4通过本实验了解 CADD 在在药物研发中的应用。 二、实验原理二、实验原理 1. 1. 计算机辅助药物设计简介计算机辅助药物设计简介： 计算机辅助药物设计（computer aided d

2、rug design,CADD）是以计算机化学为基础，通过计算机的模拟、计算和预算药物与受体生物大分子之间的关系，设计和优化先导化合物的方法。CADD 实际上就是通过模拟和计算受体与配体的这种相互作用，进行先导化合物的优化与设计。CADD 大致包括活性位点分析法、数据库搜寻、全新药物设计。 随着分子生物学、 X 射线晶体学的发展,大量与疾病相关的生物大分子的三维结构被确定，计算科学的迅速崛起使得数据挖掘、机器学习等技术快速发展。在这方面的推动下，CADD 应运而生，并渗透到新药研发的各个环节。CADD 可以提高药物研发的成功率，降低研发成本，缩短研发周期，是目前创新药物研究的核心技术之一。 C

3、ADD 以计算机作为操作界面和捕助手段,利用计算化学、分子图形学等技术, 将理论思维形象化,使药物设计更加直观、便捷和有效。 经过 50 年的发展和应用, CADD 在新药研发过程的不同阶段均产生了重要作用。以CADD 的应用为基础,探讨 CADD 在药物靶点的发现与确证、 先导化合物的发现与优化、 药物的药动学行为及毒理学前景的评价等方面,说明 CADD 的重要价值和潜在优势。 2. 2. 分子对接技术简介分子对接技术简介： 基于结构的药物设计技术在药物研发中起着非常重要的作用。在药物分子产生药效反应的过程中，药物分子与靶标相互结合，首先就需要两个分子充分接近， 采取合适的取向， 使两者在必

4、要的部位相互契合， 发生相互作用，继而通过适当的构象调整，得到一个稳定的复合物构象。 基于结构的药物设计主要采用的是分子对接技术。分子对接就是把配体分子放在受体活性位点的位置，然后按照几何互补、能量互补以及化学环境互补的原则来实时评价配体与受体相互作用好坏，并找到两个分子之间最佳的结合模式。分子对接是从整体上考虑配体与受体结合的效果，能比较好地避免其他方法中容易出现的局部作用较好而整体结合欠佳的情况。在药物设计中，分子对接方法主要用来从小分子数据库中搜寻与受体生物大分子有较好亲和力的小分子，进行药理测试，从中发现新的先导化合物。 3.3.DS Lib DockDS Lib Dock 简介简介：

5、 系快速的分子对接工具，适用于对大规模数据库进行快速精确的虚拟筛选。LibDock 根据小分子构象与受体相互作用热区(Hotspot)匹配的原理将这些构象刚性对接到受体的结合口袋当中，其最大的优势在于速度快，可以并行运算，适合于进行大规模虚拟筛选，如与 DS Catalyst Conformation 中的 CAESAR 等快速生成构象的方法结合使用更佳。 4.4.热休克蛋白（热休克蛋白（HSPHSP）简介：）简介： 热休克蛋白 Heat Shock Proteins (HSPs),是在从细菌到哺乳动物中广泛存在一类热应急蛋白质。 当有机体暴露于高温的时候， 就会由热激发合成此种蛋白，来保护有

6、机体自身。许多热休克蛋白具有分子伴侣活性。按照蛋白的大小，热休克蛋白共分为五类，分别为 HSP110，HSP90，HSP70，HSP60 以及小分子热休克蛋白 small Heat Shock Proteins (sHSPs)( Kyeong et al., 1998)。HSP 可提高细胞的应激能力，特别是耐热能力。预先给生物以非致死性的热刺激，可以加强生物对第二次热刺激的抵抗力，提高生物对致死性热刺激的存活率，这种现象称为热耐受。对此现象的分子机制仍不太清楚，但许多研究均发现了 HSP 的生成量与热耐受呈正相关。HSP 还可调节 Na+-K+-ATP 酶的活性。某些细胞经热休克丧失的 Na+

7、-K+-ATP 酶活性可在 3培养中随着 HSP 的产生而得到部分恢复。HSP的诱导剂亚砷酸钠亦可使 Na+-K+-ATP 酶的活性升高。这种现象可被放线菌素 D和环已酰亚胺抑制，提示 Na+-K+-ATP 酶活性升高是一种基因表达的结果，而不是亚砷酸钠直接作用的结果。 三、实验材料三、实验材料 热休克蛋白（HSP）.Pdb 格式文件，十三个配体（见实验步骤 3） 四四、使用步骤、使用步骤 1. 打 开 浏 览 器 ， 登 陆RCSB Protein Data Bank RCSB（http:/www.rcsb.org/pdb/home/home.do） 输入 HSP,即可出现许多 HSP 蛋白

8、模型，选择下载.Pdb 格式 2. 打开浏览器，登陆 ScienceDirect（http:/） ，输入 HSP inhibitors，然后下载文献并找出其中的 HSP inhibitors。 3.将所找到的配体在 chemdraw 中画出结构式，要求空间立体结构明确。我所找到的配体如下所示（共十三个） ： 4.将 chemdraw 所画的结构式复制到 ChemBio3D 中，选取工具栏中 MM2 minimize 按钮，将会出现该分子的最优构象，然后保存成 SYBYL2(*mol2)格式的文档。 5，接下来的工作就是运用实验讲义的方法采用 Discovery Studio 的模块 Libdo

9、ck，选取以上经过处理的配体与一个 HSP 蛋白质进行分子对接和结果分析。 五五、实验结果实验结果 1 1 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.(无结果) 9. 10 11.（无结果） 12 13（无结果） 六、实验思考题六、实验思考题 1Discovery Studio 软件 Libdock 模块分子对接技术操作上应注意哪些事项? 2Discovery Studio 软件 Libdock 模块应用中参数设置应注意哪些事项? 3CADD 在药物研发的整个过程中不同环节有哪些方面的应用？ 答 1： ： 在定义蛋白为受体分子过程中要点击选择下拉菜单 Chemistry | Hydrogens

10、| Add Polar 给蛋白添加极性氢，并且 Ctrl+D (没有原子，固体蛋白)：在寻找受体中可能的结合部位中，可使用 Display 工具组中的 Next Site 和 Previous Site 观看其它结合位点。 ： 在修改活性部位球半径步骤中，增大半径的目的是为了使得活性部位的大多数点被包含在这个球内。：在打开流程，修改参数过程中，为了减少对接所得的构象，减少所用时间，可展开 Docking Preferences 参数，点击 Max Hits to Save 参数，输入值“10” 。在浏览对接 poses 时，在视图窗口中，受体原子与配体对接 poses 间的氢键会通 过 绿 线

11、 显 示 出 来 。 ： 在 Tools 浏 览 器 中 点 击 Receptor-Ligand Interactions | Analyze Binding Site | Draw Ligand Interaction Diagram 命令，可以看到在一新窗口中打开配体-蛋白相互作用二维平面图，便于我们更直观的观察两者的相互作用及关键的氨基酸和基团。 2： ：在修改活性部位球半径步骤中，在系统视图中，点击选择“ SBD_Site_Sphere ”， 接 着 单 击 鼠 标 右 键 选 择 “ Attributes of SBD_Site_Sphere.” ，打开“SphereObject A

12、ttributes”对话框，在对话框中找到半径（Radius） 那一行，将值设置为 9，点击 OK 按钮。：点击 Docking Preferences 参数，从下拉列表中选择“User Specified” ，这允许你为对接计算改变特定的参数。展开 Docking Preferences 参数，点击 Max Hits to Save 参数，输入值“10” 。：在打开流程，修改参数过程中，为了减少对接所得的构象， 减少所用时间， 可展开 Docking Preferences 参数， 点击 Max Hits to Save 参数，输入值“10” 。 3：CADD 在药物研发中的应用主要有： 1

13、 1 在药物靶点的发现与确证中的应用在药物靶点的发现与确证中的应用 靶点的发现与确证是现代新药研发的第一步，也是新药创制过程中的瓶颈之一。 CADD 的应用可以加快靶点发现的速度, 提高靶点发现的准确度, 从而推进新药研发。 2 2 在先导化合物的发在先导化合物的发现和优化中的应用现和优化中的应用 先导化合物的发现和优化是创新药物研究成败的关键。 长期以来, 先导化合物的发现依赖药物化学家合成大量的化合物以及药理学家运用各种模型进行大量筛选.CADD 的应用,包括基于结构的药物设计、 基于配体的药物设计、高通量虚拟筛选筛选等技术,突破了传统的先导物发现模式,极大地促进了先导化合物发现和优化 。