力调控糖蛋白Ibα与细丝蛋白相互作用的分子动力学模拟

静息血小板中细丝蛋白a的17号结构域(FLNa17)可组成型结合到血小板膜糖蛋白Ibα(GPIbα)的胞质尾部(GPIbα-CT),抑制下游信号活化,而配体的结合和血流剪切力可激活血小板。为模拟来自GPIbα胞外配体向胞内传递的正向拉力及血小板细胞骨架形变传递的侧向张力,本文在GPIbα-CT/FLNa17复合物上施加两种受力模式,采用分子动力学模拟方法探究机械力对该复合物亲和力及力学稳定性的调控。本研究首先识别出GPIbα-CT与FLNa17接触面上的9对关键氢键是维持复合物结构稳定的基础。其次,发现仅正向拉力作用下,这些氢键作用网络才会发生断裂,并导致复合物的最终解离;而侧向张力下,FLNa17两端的二级结构会解折叠以保护复合物接触面不受机械力破坏。在0～40 pN范围内,正向拉力的增加促使GPIbα-CT氨基酸序列中第563位的苯丙氨酸的氮原子(PHE⁵⁶³-N)的外旋和复合物解离概率的提高。本研究首次在原子层面揭示胞外配体传递的正向拉力可更有效解除FLNa17对GPIbα下游信号的抑制,为深入理解力调控的血小板胞内信号通路提供参考。     

二氢吡啶类钙拮抗剂结构与药物动力学的定量关系分析

目的：研究二氢吡啶类钙拮抗剂的化学结构与药物动力学的关系，为新药设计中早期筛选提供理论方法。方法：采用Inisht Ⅱ软件的分子力学和分子动力学程序首先将钙拮抗剂的结构式转化为三维结构，并进行能量优化，使得结构趋于合理。HyperChem软件计算优化好的结构的理化性质参数(Log P，Surface Area，Volume，Hydration Energy，Refractivity，Polarizability)。对钙拮抗剂药物的理化参数与其药物动力学参数之间关系进行统计分析研究。结果：钙拮抗剂的疏水性常数(Log P)值与血管外给药后的达峰时间(Tmax)存在二次方程关系，二者的相关性达到0．9以上。结论：二氢吡啶类钙拮抗剂药物的疏水性常数(Log P)值与给药后的达峰时间(Tmax)存在的关系对该类药物的进一步结构改造，设计新药具有重要的指导意义。     

采用分子动力学模拟探究VWF-A1突变体G561S的亲和力变化机制

目的探究血管性血友病因子(von Willebrand factor,VWF)突变体G561S下调VWF-A1与其配体亲和力的分子机制。方法分别构建2M型突变体G561S-A1(功能减弱型)、WT-A1(野生型)和2B型突变体R543Q-A1(功能增强型)3个分子系统。G561S-A1突变体采用将野生型A1结构的Gly561替换为Ser561的方式构建,WT-A1与R543Q-A1晶体结构取自蛋白质数据库(protein data bank,PDB)。利用自由分子动力学模拟方法对比分析WT-A1、G561S-A1、R543Q-A1三者构象的改变、柔性的变化以及氢键/盐桥的形成与演化。结果 G561S突变通过降低A1结构域α2螺旋的柔性,并增强N末端与body区的相互作用从而减弱其与配体GPIbα的亲和力,R543Q功能增强型突变体则启动了一条相反的调节路径。结论局部动力学性质的改变是A1亲和力调控的潜在机制,研究结果有助于针对激活的A1结构域的变构药物设计以及相关抗血栓药物的研发。     

人参皂苷Rg3立体异构体差异抑制糖尿病调控基因蛋白-PXR机制的分子动力学研究

目的：为进一步了解Rg3对映体的立体化学选择性,对PXR配体结合结构域（PXR ligand-binding domain,PXR-LBD）中20（R/S）-Rg3的结合模式进行建模。方法：使用计算对接,分子动力学（molecular dynamics,MD）和基本动力学分析（essential dynamics analysis,EDA）等技术手段进行建模。结果：PXR中20（S）-Rg3的MM / PB-SA估计结合能大于20（R）-Rg3。两种配合物的RMSFs表明,20（S）-Rg3结合的LBD的迁移率比20（R）型对映体的迁移率降低得多。EDA预测和两个复合物的叠加三维结构都表明20（S）-Rg3在PXR中的结合比20（R）-Rg3更可能与生物学结果一致。结论：以上结果表明,基于目前的模拟结果,PXR中20（S）-Rg3的结合模式比20（R）-Rg3更有可能与生物实验结果吻合。     

A3/A1复合物对接及结构域之间相互作用的分子动力学研究

目的探究血管性血友病因子(von Willbrand factor,v WF) A1、A3结构域间的相互作用及A3的2 M型突变W1745C对A3/A1热稳定性和机械稳定性的影响。方法 A1、A3的晶体结构取自PDB数据库,首先通过柔性对接获得WT-A3/A1(野生型)复合物结构;再利用计算机突变技术构建W1745C-A3/A1复合物体系;最后采用拉伸分子动力学模拟,观察接触面氢键和盐桥的形成与演化,对比分析WT-A3/A1与W1745C-A3/A1在复合物构象、解离力和解离时间的差异。结果 WT-A3/A1接触面之间存在5对生存率大于0. 2的氢键和1对生存率大于0. 5的盐桥; W1745C-A3突变提高了结合面氢键的生存率并增加1对稳定盐桥,从而能够抵抗更大的拉伸力,延缓A1/A3的解离。结论 v WF分子内部A1与A3的相互作用阻碍A1与血小板的结合,而W1745C-A3突变则强化这种分子内部的相互作用,降低A1对血小板的亲和力。研究结果为深入揭示临床中突变导致的血管性血友病的分子机制及相应药物研制提供参考。     

基于UPLC-Q-TOF-MS/MS与网络药理学探讨夏枯草茎叶抗炎有效成分及其作用机制

目的 基于超高效液相色谱–四极杆飞行时间串联质谱（UPLC-Q-TOF-MS/MS）、网络药理学、分子对接及分子动力学模拟探究夏枯草茎叶总酚抗炎有效成分及其作用机制。方法 采用UPLC-Q-TOF-MS/MS技术对夏枯草茎叶水提物中成分进行分析;使用Swiss Target Prediction、GeneCards和OMIM数据库筛选夏枯草抗炎作用对应的靶点;使用STRING数据库和Cytoscape软件构建关键靶点蛋白相互作用（PPI）网络;通过Metascape数据库对关键靶点进行基因本体论（GO）功能与京都基因与基因组百科全书（KEGG）信号通路富集分析;通过TCMSP、PDB数据库对已鉴定的成分与核心靶点进行分子对接;采用amber18软件包,取对接结合能前3位的对接复合物分别进行200 ns的分子动力学模拟。结果 共鉴定出异迷迭香酸苷、紫草酸、染料木素、槲皮素和丹参酚酸Y等22个化合物,其中酚酸类16种,黄酮类6种。基于鉴定出的化合物通过网络药理学得到502个潜在抗炎靶点,PPI分析发现肿瘤蛋白（TP53）、信号传导和转录激活蛋白3(STAT3)、转录因子AP-1(JUN)、...     

基于机器学习的成纤维细胞生长因子受体激酶抑制剂虚拟筛选模型

目的：构建基于机器学习的高效成纤维细胞生长因子受体（FGFR）激酶抑制剂虚拟筛选模型。方法：收集公共数据集BindingDB中的FGFR激酶抑制剂;用RDkit计算分子描述符表征化合物分子用以数据输入;采用随机森林和支持向量机两种机器学习算法建立虚拟筛选模型,用准确率、精准率、召回率、受试者工作特征曲线下面积（AUC）四个指标对模型进行评价;使用随机森林模型对1 300万个化合物进行初步筛选;随后依次用Autodock Vina和Glide方法进一步筛选FGFR1激酶抑制剂;用分子动力学模拟对虚拟筛选得到的化合物进行分析。结果：构建的随机森林模型和支持向量机模型的准确率、精准率、召回率和AUC等评价指标有良好表现,随机森林模型的准确率和AUC分别可达0.878和0.952,随机森林模型可以用来作为FGFR激酶抑制剂的虚拟筛选模型。将随机森林模型用于大通量虚拟筛选获取高活性先导化合物,筛选所得3个最优化合物与FGFR1激酶的分子对接和分子动力学分析显示,在氢键、结合自由能、疏水作用与阳性药物AZD4547有较高相似性,FGFR1的LEU21、VAL29、ALA49三个残基是小分子药物保持...     

基于UPLC-MS/MS 和网络药理学、分子动力学探讨红芪免疫调节机制

目的 基于UPLC-MS/MS、网络药理学方法预测红芪免疫调节的核心靶点及作用通路,通过分子对接、分子动力学技术对网络药理学结果进行验证,探讨红芪入血成分免疫调节的作用机制。方法 基于UPLC-MS/MS技术定性定量红芪入血成分;通过TCMSP、本草组鉴数据库筛选红芪入血成分对应靶点;以DisGeNET、OMIM、TTD、MalaCards数据库获取免疫相关疾病靶点;构建“红芪入血成分-免疫相关疾病”网络;进行GO、KEGG富集分析,绘制PPI网络;应用分子对接、分子动力学技术进行验证。结果 UPLC-MS/MS法共鉴定8个原型入血成分,协同作用于101个靶点,参与免疫反应、基因表达的正调控、受体结合、细胞因子活性等538个生物学过程,涉及HIF-1、Toll样受体、JAK-STAT、T细胞受体、PI3K-Akt、FoxO等116条信号通路。核心靶点为MAPK14、PTGS2、MMP9、PPARG、CCND1等。分子对接结果显示,芒柄花素、毛蕊异黄酮与MAPK14的对接结合活性较高,分子动力学模拟进一步验证了芒柄花素、毛蕊异黄酮与MAPK14的结合具有较好的结构稳定性及结合亲和力。结论...     

TCMSP 数据库中药化学成分的SARS-CoV-2 主蛋白酶抑制剂虚拟筛选

目的运用计算机模拟技术从中药系统药理学数据库与分析平台（TCMSP）的中药化学成分中挖掘 SARS-CoV-2 主蛋白酶（Main protease,Mpro）抑制剂。方法运用类药性评估、分子对接、ADME 预测、结合 自由能计算、分子动力学模拟等多轮虚拟筛选的策略,从TCMSP 数据库中筛选Mpro 抑制剂。结果共筛选得 到10 个命中分子,其中前3 位最佳命中分子为MOL003392、MOL011716、MOL002966,表现出与靶标活性口 袋关键氨基酸残基的强相互作用。结论该研究可为发现SARS-CoV-2 Mpro 小分子抑制剂提供新的思路。     

PVP/PVA水凝胶力学性能的分子动力学模拟

目的从分子微观角度研究复合材料的力学性能及其单组份间发生相互作用的本质。方法用分子动力学(molecular dynamics,MD)方法模拟研究聚乙烯毗咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)以及其混合体系PVP/PVA的力学性能、径向分布函数等性质。结果 PVP与PVA有机结合之后的混合体系PVP/PVA较纯PVP体系力学性能有了明显的提高,且复合材料的力学性能不受温度的影响;混合体系两单组份间的相互作用主要是通过PVP分子单元中的氧原子与PVA中的羟基形成较强的氢键作用。结论 MD分析结果从分子层面揭示PVP/PVA复合水凝胶组份间相互作用机理,其力学性能较单组份PVP水凝胶有较大提高且不受温度影响;为临床制备水凝胶假体组织及其理化性能研究提供了一种可靠的理论研究方法。