内皮素受体A 拮抗剂药效团模型的建立

目的：构建内皮素受体A（Endothelins A Receptor,ETA）的拮抗剂药效团模型,用以搜索中草药数据库,寻找中药ETA 受体拮抗剂。方法：以对鼠主动脉平滑肌细胞的内皮素受体A 有抑制作用的36 个化合物为研究对象,分别利用HipHop 定性药效团模型和HypoGen 定量药效团模型构建方法,建立ETA 受体拮抗剂药效团模型,利用数据库搜索方法对药效团模型进行优劣评判。并用所获得的最优定性和定量药效团模型对中药化学成分数据库进行筛选。结果：获得最优定性药效团模型具有以下6 个特征：1 个芳环基团、1 个负离子基团、3 个疏水基团及1 个氢键受体,其综合评判指数CAI 值为103.94。最优定量药效团模型具有以下6 个特征：1 个芳环基团、1 个负离子基团、2 个疏水基团、1个氢键受体以及1 个排除体积,其综合评判指数CAI 值为45.96,表明所构建动物模型具有一定的可靠性,且利用定量药效团模型筛选中药化学成分数据库命中16 个化学成分。结论:本文所构建的定性和定量药效团模型筛选效率较高,可分别开展活性化合物筛选和活性预测研究,有助于指导发现中药ETA 受体拮抗剂。     

基于药效团与分子对接筛选丹参药材中凝血酶抑制活性成分(英文)

目的:辨识丹参药材中抑制凝血酶的活性成分。方法:从中药化学成分数据库(TCMD)收集丹参药材已知的化学成分群。分别采用基于药效团与基于分子对接的方法,筛选丹参药材的化学成分群以辨识凝血酶抑制剂。结果:所建凝血酶抑制剂药效团包含7个药效特征:4个疏水基团,2个氢键给体和1个正氮中心。将所建药效团筛选丹参化学成分数据库,命中14个匹配度(QFIT)在9.0以上的化合物。分子对接结果显示,17个化合物对接得分(docking score)在6.0及以上。2种方法筛选结果相比,有8个共有化合物,部分命中化合物的凝血酶抑制活性已被相关文献所佐证。结论:基于药效团与分子对接的虚拟筛选方法可用来鉴别丹参药材中凝血酶抑制活性成分,丹参的抗凝血机制与其凝血酶抑制活性有关,该结果为进一步研究丹参作用分子机制提供参考和依据。     

基于钾离子通道开放的中药降压成分发现研究

该文以降压靶标膜ATP敏感钾通道(ATP-sensitive potassium channel,KATP)为研究对象,构建其基于配体和基于受体结构的药效团模型,并分别筛选中药化学成分数据库(traditional Chinese medicine database,TCMD),利用分子对接评价筛选结果,发现具有潜在KATP开放作用的中药降压活性成分。其中,基于配体的药效团模型(ligand based pharmacophore,LBP)以对人源KATP具有开放活性的48个化合物为研究对象,利用Hypogen模块进行构建,最优模型由1个氢键受体、1个氢键供体、1个疏水基团、1个芳香环和5个排除体积组成,预测训练集化合物活性相关系数为0.876 4,测试集相关系数为0.705 8,辨识有效性指数N为3.304,综合评价指数CAI为2.616;以KATP同源模建模型(PM0079770)为研究对象,构建基于受体的药效团模型(structure-based pharmacophore,SBP),最优模型具有6个氢键受体、8个氢键供体、7个疏水基团和18个排除体积,辨识有效性指数N为2.200,综合评价指数CAI为2.017。分别用2个最优模型对TCMD数据库进行筛选,对候选化合物进行Lipinski五规则及ADMET性质预测研究,LBP模型命中171个化合物,SBP模型命中178个化合物。利用分子对接技术分别对上述2组潜在中药活性成分进行评价,按照打分值由大到小的排序,分别选取对接pose个数的前3%为潜在活性化合物。得到由LBP模型虚拟筛选得到的10个化合物、由SBP模型虚拟筛选得到的2个化合物,共12个具有潜在KATP开放活性的中药成分。该研究为发现新的KATP开放剂提供了思路。     

基于分子模拟技术筛选LXRβ中药激动剂

肝X受体β(liver X receptorβ,LXRβ)与体内胆固醇代谢密切相关,是治疗高脂血症的药物新靶点。该文以LXRβ激动剂为载体,利用3D-QSAR pharmacophore(Hypogen)模块构建定量药效团,得到最优的药效团模型包含1个氢键受体,1个芳环基团和2个疏水基团,药效团的5项评价指标分别为:训练集化合物的预测活性值和实验活性值的相关系数(correlation)为0.95、模型的费用函数(Δcost值)为128.65、活性化合物有效命中率(HRA)为84.44%、辨识有效性指数(IEI)为2.58、综合评价指数(CAI)为2.18。利用最优药效团模型筛选中药化学成分数据库(traditional Chinese medicine database,TCMD),初步获得309个潜在的中药活性成分。随后利用Libdock分子对接方法进一步精制筛选结果,基于原配体的打分值以及关键氨基酸建立筛选规则,最终得到去甲氧基姜黄素、异甘草黄酮醇、胀果甘草查尔酮E、水飞蓟宁4个化合物为潜在的LXRβ激动剂。该研究可以高效、低耗的筛选潜在的LXRβ中药激动剂,为抗高血脂新药研发提供助力。     

基于醛固酮拮抗活性和专利检索的降压中药组方设计

该文从降压靶标醛固酮受体出发,构建其拮抗剂药效团模型,搜索中药化学数据库(traditional Chinese medicines database,TCMD),寻找潜在的中药醛固酮受体拮抗剂,并结合方剂专利检索结果,设计降压中药组方。其中,药效团模型以对人源醛固酮受体具有拮抗活性的33个化合物为研究对象,利用3D-QSAR pharmacophore(Hypogen)模块建立,最优模型由2个氢键受体、3个疏水基团以及4个排除体积组成,预测训练集化合物活性相关系数为0.953 4、测试集相关系数为0.674 8,辨识有效性指数N为2.878、综合评价指数CAI为1.119。采用最优模型对TCMD数据库进行筛选,命中1 700个化学成分,获得86味来源中药材,涉及常用中药24味。由于现有中医经典中未有记载治疗高血压病的用药方案以供参考,故该文利用所得药材在世界传统药物专利数据库(world traditional medicine patent database,WTM)中用于降压的统计结果,针对痰浊中阻型、瘀血阻滞型高血压,探讨了降压组方设计。     

基于受体药效团的CETP天然抑制剂的发现研究

胆固醇酯转移蛋白(cholesterol ester transfer protein,CETP)是HDL的重要调控因子,抑制其活性可有效提高HDL的含量。由于HDL通过胆固醇逆向转运对动脉粥样硬化发挥的重要遏制作用,CETP已成为治疗心血管疾病的热门靶点。该文以PDB数据库中编号为4F2A的CETP蛋白结构为研究对象,对其活性区域内的药效特征进行识别、聚类及筛选,建立了基于CETP蛋白结构的受体药效团。最优药效团由6个疏水特征、1个氢键供体特征及9个排除体积组成,其辨识有效性指数N为3.33,综合评价指数CAI为2.31。同时,利用该模型对TCMD进行虚拟筛选,获得来源于315味中药的629个化合物。最后,该研究基于分子对接技术探讨了活性区域的关键氨基酸残基以及中药活性化合物与受体的相互作用,进一步验证了研究结果的可靠性。其中枸杞子、五味子等部分含有潜在活性成分较多的中药已有文献报道确有降脂活性。该研究为从中药中发现CETP抑制剂、探讨中药降脂作用机制提供了数据支撑。     

支持向量机在构建白介素-1β转化酶抑制剂药效团模型中的应用

以24个作用于人体外围血单核细胞药理模型的白介素-1β转化酶抑制剂作为研究对象,计算了其表征分子的拓扑、电子、几何结构等物理化学性质的1209个分子描述符,用CfsSubsetEval评价方法和BestFirst—D1-N5搜索方法筛选描述符。用Kennard—Stone方法选择训练集和测试集。分别采用支持向量机、决策树、贝叶斯网络、人工神经网络等机器学习方法建立分类预测模型并使用Catalyst／HipHop系统建立药效团模型。结果表明支持向量机优于其他分类模型,正、负样本的预测正确率均达到100％。最优药效团模型具有5个特征：2个疏水基团、2个脂性氢键受体、1个氢键给体;以此药效团进行中药数据库筛选得到384个候选白介素-1β转化酶抑制剂。利用支持向量机建立的分类预测模型对候选化合物的活性进行了预测,其中高活性化合物占96．6％,表明白介素-1β转化酶抑制剂药效团模型较准确地反映了高活性化合物的公共特征。该模型的建立有助于从中草药筛选新型白介素-1β转化酶抑制剂。     

支持向量机在构建白介素-1β转化酶抑制剂药效团模型中的应用

以24个作用于人体外围血单核细胞药理模型的白介素-1β转化酶抑制剂作为研究对象,计算了其表征分子的拓扑、电子、几何结构等物理化学性质的1209个分子描述符,用CfsSubsetEval评价方法和BestFirst-D1-N5搜索方法筛选描述符,用Kennard-Stone方法选择训练集和测试集.分别采用支持向量机、决策树、贝叶斯网络、人工神经网络等机器学习方法建立分类预测模型并使用Catalyst/HipHop系统建立药效团模型.结果表明支持向量机优于其他分类模型,正、负样本的预测正确率均达到100%.最优药效团模型具有5个特征:2个疏水基团、2个脂性氢键受体、1个氢键给体;以此药效团进行中药数据库筛选得到384个候选白介素-1β转化酶抑制剂.利用支持向量机建立的分类预测模型对候选化合物的活性进行了预测,其中高活性化合物占96.6%,表明白介素-1β转化酶抑制剂药效团模型较准确地反映了高活性化合物的公共特征.该模型的建立有助于从中草药筛选新型白介素-1β转化酶抑制剂     

利用重定位策略从中药中发现L-型钙离子通道作用降压药

该文以来源于NCBI数据库中对新西兰兔心脏L-型钙离子通道具有抑制作用的12个化合物为研究对象,利用HipHop定性药效团模型构建方法,建立L-型钙离子通道拮抗剂的药效团模型,利用数据库搜索方法对药效团模型进行优劣评价,同时,以所得的最优药效团模型对Drugbank和TCMD进行筛选,通过匹配程度和文献验证分别对从Drugbank中筛选所得的已上市药物进行降压作用重定位和从TCMD中筛选所得中药有效成分进行降压作用评价。结果获得最优药效团模型具有2个氢键受体和4个疏水基团,其综合评价指数CAI为2.78,从Drugbank中筛选的已上市药物93个,从TCMD筛选的中药有效成分285个。该文所构建的定性药效团具有一定的可靠性,可用于活性化合物筛选;Drugbank中筛得化合物,如普伐他汀,具有潜在的L-型钙离子通道抑制作用;TCMD筛选的中药化学成分,如白花前胡素Ⅲ、牛蒡苷元是潜在的降压药物。该策略有助于从中药中开展L-型钙离子通道的药物重定位研究。     

ETB受体拮抗剂三维药效团的构建

本文以对在CHO细胞中表达的人类ETB受体有拮抗作用的28个化合物为训练集,利用Catalyst计算所得ETB受体拮抗剂的最优药效团模型由两个氢键受体、一个芳环基团和一个疏水基团组成。最优模型的Fixed cost、Total cost和△Cost值分别为114.792、136.967和38.081。训练集化合物活性的实测值与预测值相关系数为0.870,偏差值为1.198,有效活性命中率A%和综合评价指数CAI值分别为84%和2.389。该模型对测试集化合物也有较好的预测能力,所命中测试集化合物的实际活性值和预测活性值的线性相关系数为0.736。研究结果表明所构建的药效团模型具有一定的可靠性,可以用来进行数据库的搜索,寻找新型的ETB受体拮抗剂。     

距离比较法构建HMG—CoA还原酶抑制剂药效团

目的:考察不同模板分子对距离比较法(DIStance COmparison,DISCO)构建HMG-CoA还原酶抑制剂药效团模型的影响。方法:以MDDR数据库中作用于大鼠肝细胞的13个HMG-CoA还原酶抑制剂为训练集,将活性最高的6个活性分子逐一作为模板分子,用DISCO方法构建的HMG-CoA还原酶抑制剂三维药效团模型和比较分子力场分析法(Comparative Molecular Field Analysis,CoMFA)进行分析。结果:最优HMG-CoA还原酶抑制剂药效团模型包含两个氢键受体和两个疏水中心,其模板分子的刚性和活性适中。结论:利用DISCO方法构建药效团模型时,合理选择模板分子是保证药效团可靠的关键因素之一。     

中药新药筛选新技术及实践

本文扼要概述了当前可运用于中药新药筛选的高通量筛选、生物芯片、分子生物色谱、高内涵筛选、网络药理学、蛋白质组学和计算机辅助虚拟筛选等新技术和新方法,并结合本单位研究开发实践,基于调脂代谢机理,将计算机辅助虚拟筛选技术,如分子对接、药效团、分子相似度等应用到中药新药的筛选、处方优化和作用机理研究中,为中药新药筛选研发工作提供借鉴。     

基于Mpro和PLP筛选潜在抗新型冠状病毒中药研究

新型冠状病毒感染疫情发展迅速,中药在这场防治疫情的战争中发挥着积极作用,已有大量确有疗效的方剂应用于临床。然而由于中药具有多成分、多靶点、多途径协同作用的特点,传统的抗病毒中药筛选研究受限于实验室条件和实验周期,极大地限制了筛选速度。该文基于分子对接进行潜在抗新型冠状病毒中药的筛选,通过获取2019-nCoV冠状病毒3CL水解酶(3CL protease,Mpro)和冠状病毒木瓜样蛋白酶(papain-like protease,PLP)的晶体结构,对中药化学成分数据库(traditional Chinese medicine database,TCMD 2009)进行基于分子对接的虚拟筛选,选择打分值排名前100的成分作为潜在抗新型冠状病毒活性的中药成分,并对成分来源中药进行频数统计,挑选命中成分数目较多的中药作为潜在抗新型冠状病毒活性的中药。研究结果显示,基于Mpro靶点筛选获得潜在抗新型冠状病毒活性成分12322个,代表性活性成分有紫菀五肽A、川芎嗪、丹酚酸B等,筛选得到的中药为生姜、紫菀、三七、川芎、丹参、干姜、瞿麦、大黄、肉苁蓉等;基于PLP靶点筛选获得潜在抗新型冠状病毒活性成分11294个,代表性活性成分有姜酮酚、白果醇、阿魏酸等,筛选得到的中药为党参、羌活、生姜、白果、川芎、瓜蒌、白芍、补骨脂、苦参、三七、当归等。结合文献报道的基于分子对接筛选的血管紧张素转换酶2(angiotensin converting enzyme 2,ACE2)靶点抑制活性候选中药,该文在湖南省新型冠状病毒肺炎中医药诊疗方案的基础上,将Mpro抑制、PLP抑制和ACE2抑制候选中药针对该疫情的合理应用进行了探讨,分析结果表明,PLP抑制活性筛选获得的瓜蒌及ACE2筛选获得的贝母包含于桑贝止嗽散、小陷胸汤之中,有清化热痰之功效,主治痰热壅肺所致的痰多咳喘或燥痰犯肺、干咳少痰、咯痰不爽,可应用于病毒作用初期外邪闭肺所致的咳嗽微喘等证型;Mpro抑制活性筛选获得的中药大黄佐以PLP筛选获得的瓜蒌,清泻腑气,二者包含于麻杏石甘汤、宣白承气汤中,可应用于疾病重症期邪热壅肺、疫毒闭肺以致腑实里结等证型;ACE2抑制活性筛选获得的中药桑叶、金银花及连翘包含于桑菊饮和银翘散中,轻清宣透,可应用于疾病初期温邪犯肺及咳嗽微喘等证型。研究结果旨在为进一步开展中医药应对新型冠状病毒疫情的治疗方案提供参考。     

基于分子模拟技术筛选大黄、羌活、秦艽的5-LOX、LTA4H抑制剂

5-LOX(5-lipoxygenase)和LTA4H(leukotriene A4 Hydrolase)作为花生四烯酸代谢途径中生成炎症介质白三烯(LTs)的重要支路,是抗炎药物研究的关键靶点。大黄、羌活、秦艽3味中药具有明确的抗炎活性。该文以5-LOX,LTA4H靶点为研究载体,利用DS4.0(discovery studio)中的Hiphop模块构建靶标抑制剂药效团初步筛选3味中药的成分数据库,获得5-LOX和LTA4H潜在活性成分。利用CDOCKER模块进行进一步筛选药效团初筛所得成分,基于原配体的打分值以及关键氨基酸建立筛选规则,最终得到5-LOX潜在活性抑制剂12个,包括原矢车菊素B2-3,3'-O-双没食子酸酯、revandchinone 2在内的大黄成分6个,包括二十二烷酸在内的羌活成分4个以及褐煤酸甲酯、N-二十二烷酮-O-氨基苯甲酸乙酯2个秦艽成分;得到LTA4H潜在活性抑制剂7个,包括大黄中的revandchinone 1,revandchinone 4,羌活中的二十三烷酸、二十四烷酸以及二十烷酸甲酯,秦艽中的褐煤酸甲酯、N-二十二烷酮-O-氨基苯甲酸乙酯。该研究能够高效、低耗的筛选3味中药的5-LOX、LTA4H潜在抑制剂,为发现3味中药中发挥抗炎药效的化学质量指标提供助力,以推动对于3味中药的全程质量控制。     

药效团技术在中药药效成分研究中的应用

中药药效物质基础及作用机制研究一直是中药研究的重点和难点,随着药效团虚拟筛选技术在先导化合物的发现、优化与药物分子设计等方面应用的成熟,该技术在现代中药研究中的应用也逐渐受到关注。本文对药效团技术的研究进展及其在中药有效成分辨识、靶标搜寻、中药对代谢酶作用及中药药性研究中的应用进行了综述,并对目前存在问题、对策及应用前景进行了探讨和展望。     

中药及保健食品中PDE5抑制剂检测方法研究及未知衍生物的发现

 目的为打击中药制剂及保健食品中非法添加化学药物现象,针对常见的5型磷酸二酯酶(PDE5)抑制剂,研究建立了快速理化鉴别方法和HPLC-MS/MS方法。方法采用Waters Sunfire C₁₈色谱柱,梯度洗脱:流动相A为20 mmol·L^-1醋酸铵溶液,流动相B为甲醇-乙腈(2∶1),检测波长为230 nm,流速为1 mL·min^-1(分流比为4∶1)。选择正负离子全扫描方式检测。结果在上述色谱及质谱条件下,对于常见的3种PDE5抑制剂进行了质谱裂解规律的分析总结,并用于未知衍生物的结构推测,成功检测出3个衍生物,其中一个结构未见报道,本所根据核磁共振图谱确定了结构。结论该方法简便,快捷、灵敏度、准确性、重现性均可满足定性检查的要求。