分子对接与药物虚拟筛选.pptx

§7.4分子对接分子对接的最初思想起源于FisherE提出的“锁和钥匙模型”。即受体与配体的相互识别首要条件是空间结构的匹配Ohboy!Whataperfectmatch分子对接的基本原理§7.4.1分子对接的基本方法受体的活性位点Dock对接程序中刚性对接的算法就是基于这种思想一系列的球集填充在受体活性位点的表面这些球集代表能被配体占据的体积。配体可以用球集表示或者用自己的原子表示在Dock程序中四个有效匹配的对应点被考虑先考虑配体中第一个球集与活性位点的球集的匹配第二个点则满足∆d≤ε其中∆d为第二个匹配点中配体和受体的球心与第一个点球心的距离第三个点又必需满足与前两个球心的距离限制以上过程一直进行到找不到更多匹配点为止。（2）基于几何哈希技术“geometrichashing”的方法(3）基于poseclustering的方法（二）柔性对接的方法（2）片段的方法第一个连续构建的算法是Kuntz发展的Dock程序首先一个单独的锚碎片通过手工选择对接进受体的活性结合位点并且考虑了氢键的作用。其次这个锚的优势位置主要包含有有大量匹配氢键对高打分值和低相似性。接着一种回溯的算法（backtrackingalgorithm）用来搜索整个配体在结合位点的非重叠放置空间在当前位置加上一个碎片后优化的方法用来减少立体的张力和改善氢键的几何构型。最后的位置通过过滤优化和基于力场的方法来打分评价。FlexX也是一个基于连续构建算法的对接程序（3）遗传算法和进化规划（4）基于分子模拟的方法评价：打分函数（1）基于力场的方法（2）基于经验的打分函数（3）基于知识的打分函数最初应用于蛋白质结构预测打分函数用统计力学的方法得自蛋白质－配体的复合物结构结合自由能用函数为分子间距离的平均能的加和来计算。基于知识的打分函数是一种比较有前途的方法§7.4.3虚拟筛选的具体流程包括4个步骤：受体模型的建立；小分子库的产生；计算机筛选和命中化合物的后处理。2）接着是结合位点的描述选择合适的配体结合口袋对分子对接至关重要第二步建立小分子数据库第三步对接和打分这一步是虚拟筛选的核心步骤。最后一步是命中化合物的后处理通过以上四步处理大部分分子从化合物库中剔除形成一个合理大小的化合物库仅对这些适合成药的化合物或购买、或合成、或分离得到然后再进行实际的生物测试。对接方法尚需解决的问题：§7.4.4分子对接的应用（一）配体对CDK2CDK4激酶选择性的研究尽管化合物结构各异但所有CDKs的小分子抑制剂有一些共同的特点：NU6102(6-cyclohexylmethyl-2-(4’-sulfamoylanilino)purine)是第一个基于活化状态的CDK2-cyclinA复合物结构的高效的小分子抑制剂。实验表明NU6102对CDK2和CDK4有着不同的选择活性对CDK2有一个较高的亲和力Ki=6nM但是对CDK4的亲和力比较低Ki=1600nM为了解释这种选择性差异的起源解决思路：CDK2和CDK4的序列联配序列同源性45.6%通过分子对接得到CDK4－NU6102的作用模式（二）SARS冠状病毒3C-like蛋白酶抑制剂的设计在TGEV的主蛋白酶三维晶体结构的基础上构建了SARS病毒的3C－like蛋白酶三维结构通过序列联配和采用MOLCAD/SYBYL活性位点分析表明SARS病毒3C-like蛋白酶和TGEV主蛋白酶两者的结合口袋比较类似在SARS病毒3C-like蛋白酶活性位点确定之后再通过查询MDDR数据库得到了73个蛋白酶抑制剂的小分子数据对SARS病毒3C-like蛋白酶和TGEV的主蛋白酶进行了分子对接参数的调节和优化。用DOCK4.0初筛从每一个数据库筛选结果中选择DOCK打分前1000名的分子进一步做类药性分析和多种评价函数包括SYBYL中的Cscore打分函数和Autodock的经验自由能评价方法进行打分再根据药物化学家的经验来进行人工挑选最终对每个数据库选择100个分子进行生物测试这次虚拟筛选找到300个可能具有抗SARS冠状病毒的候选化合物发现了7个具有高活性的化合物进一步的细胞水平的实验发现5-HT受体拮抗剂具有明显的抗SARS病毒感染和保护细胞的作用其EC50值小于10mg/L这一研究成果已经申请专利§7.4.5DOCK具体操作实例DOCK具体操作步骤（二）小分子的准备（三）用autoMS产生表面点得protein.ms和INSPH文件其中protein.ms为口袋的表面点文件INSPH为球集生成程序sphgen的输入文件。>autoMSprotein.pdb<s