發(fā)布時(shí)間：2018-04-02 11:30

  本文選題：艾滋病　切入點(diǎn)：HIV-1　出處：《安徽大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：艾滋病(AIDS)又叫獲得性免疫缺陷綜合癥(Acquired Immunodeficiency syndrome),是由人類(lèi)免疫缺陷病毒(Human immunodeficiency virus, HIV)引起的嚴(yán)重傳染病,它的傳播方式有血液傳播、性接觸和母嬰傳播3種,其感染的生活周期可以簡(jiǎn)單的描述為病毒吸附,融合→脫衣殼→逆轉(zhuǎn)錄→整合→轉(zhuǎn)錄→蛋白的翻譯,裝配→出芽→形成成熟的HIV病毒顆粒進(jìn)行新的感染,是一種可以直接破壞人體免疫系統(tǒng)的慢性傳染病。到目前為止已經(jīng)超過(guò)6000萬(wàn)人感染HIV病毒,大約有2500萬(wàn)人死于艾滋病,預(yù)計(jì)HIV感染者每年會(huì)以300萬(wàn)的速度快速增加。虛擬篩選是新型藥物研究的重要方法,經(jīng)過(guò)虛擬篩選后再做生物學(xué)測(cè)試,虛擬篩選的命中率會(huì)比隨機(jī)高通量篩選高1700倍。隨著結(jié)構(gòu)基因組、蛋白質(zhì)組學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、功能基因組學(xué)等的發(fā)展,越來(lái)越多的蛋白三維結(jié)構(gòu)被測(cè)定出來(lái),這些技術(shù)上的進(jìn)步極大地改變了藥物研發(fā)的思路,形成了新藥研發(fā)的新模式,即從基因組到藥物,而虛擬篩選在這一改變中將發(fā)揮巨大的作用。現(xiàn)代藥物研發(fā)是發(fā)現(xiàn)特異作用于引起疾病的某些小分子,這些小分子即為新藥的先導(dǎo)化合物,可用于新藥的研發(fā)。近年來(lái)隨著科學(xué)技術(shù)和科學(xué)學(xué)科的不斷發(fā)展為藥物研發(fā)提供了一個(gè)全新的想法,即多靶點(diǎn)藥物的研發(fā)。多靶點(diǎn)藥物可以同時(shí)作用于引起疾病的多個(gè)靶點(diǎn)小分子,對(duì)疾病網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)靶點(diǎn)的作用產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),使多靶點(diǎn)藥物的效應(yīng)之和大于各單靶點(diǎn)效應(yīng)之和,達(dá)到人們預(yù)期的治療效果。目前,治療艾滋病的最有效的手段是抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療,特別是上世紀(jì)九十年代的高效聯(lián)合抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法(雞尾酒療法,HAAR T)發(fā)揮了顯著作用,但近年隨著雞尾酒療法的廣泛應(yīng)用,雞尾酒療法的副作用、耐藥性等問(wèn)題逐漸突出,而代謝紊亂更是長(zhǎng)期治療副作用中最突出且最復(fù)雜的問(wèn)題,交叉耐藥性也成為導(dǎo)致臨床治療失敗的一項(xiàng)主要原因,因此尋找多靶點(diǎn)藥物,降低用藥副作用和病毒的耐藥性等已成為抗HIV感染的重要工作。本研究利用虛擬技術(shù)在傳統(tǒng)的尋找藥物先導(dǎo)化合物的方法基礎(chǔ)之上進(jìn)行了一些創(chuàng)新,結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的軟件進(jìn)行藥物先導(dǎo)化合物的研發(fā),通過(guò)兩個(gè)方面進(jìn)行研究：一個(gè)方面是基于配體小分子相似性的潛在多靶點(diǎn)先導(dǎo)化合物的篩選；另一個(gè)方面是基于靶標(biāo)的配體結(jié)合口袋的相似性進(jìn)行潛在抗HIV多靶標(biāo)蛋白的篩選,簡(jiǎn)單的說(shuō)明即：(1)基于配體小分子相似性的潛在多靶點(diǎn)先導(dǎo)化合物篩選：我們查閱了一些抗HIV藥物開(kāi)發(fā)研究的文獻(xiàn)并搜索一些在藥物研發(fā)方面比較重要的數(shù)據(jù)庫(kù),收集了很多可能與抗HIV藥物開(kāi)發(fā)相關(guān)的已知的靶標(biāo)蛋白。潛在治療艾滋病的靶標(biāo)蛋白包括兩類(lèi),一類(lèi)是HIV病毒自身的蛋白,另一類(lèi)是HIV宿主的宿主相關(guān)蛋白。然后從ChemBL DB數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)收集到的與抗HIV相關(guān)的潛在靶標(biāo)蛋白,獲得這些靶標(biāo)所對(duì)應(yīng)的小分子化合物的親和力等活性數(shù)據(jù),我們對(duì)這些小分子的活性數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選,得到抗HIV相關(guān)靶標(biāo)蛋白與小分子化合物的對(duì)應(yīng)關(guān)系信息。利用自編python腳本(in-house python scripts)對(duì)小分子靶標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行處理,得到有多個(gè)潛在抗HIV靶標(biāo)的單個(gè)配體小分子化合物,此類(lèi)小分子即可作為潛在的抗HIV多靶標(biāo)藥物研發(fā)的先導(dǎo)化合物。(2)基于靶標(biāo)蛋白的口袋相似性的潛在多靶標(biāo)蛋白的篩選：研究對(duì)第一步得到的潛在與抗HIV相關(guān)的靶標(biāo)蛋白后,在蛋白結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)RCSB PDB下載有三維結(jié)構(gòu)的靶標(biāo)蛋白、分辨率較高且包含的序列長(zhǎng)度較長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。然后利用Fpocke t軟件計(jì)算得出該靶標(biāo)的配體結(jié)合口袋(ligand binding pocket),我們對(duì)計(jì)算查找得出的配體結(jié)合口袋進(jìn)行成藥性篩選,再將這些成藥性高的配體結(jié)合口袋利用本實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的蛋白局部結(jié)構(gòu)比對(duì)軟件CMSA_flex進(jìn)行口袋相似性計(jì)算.首先利用CMASA_flex軟件的makeCMASAdb工具建立一個(gè)由這些口袋轉(zhuǎn)化的、可以進(jìn)行抗HIV相關(guān)口袋局部結(jié)構(gòu)搜尋的局部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù),再利用CMASA軟件的flex_pro_vs_site工具將成藥性較高的配體結(jié)合口袋進(jìn)行局部結(jié)構(gòu)相似性計(jì)算,并篩選出與查詢(xún)口袋相似性較高(e value10-6)的口袋,這樣即可找出抗HIV相關(guān)的靶標(biāo)蛋白所具有的相似配體結(jié)合口袋的對(duì)應(yīng)關(guān)系。利用cytoscape軟件對(duì)獲得的靶標(biāo)與靶標(biāo)口袋相似關(guān)系進(jìn)行相似網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建,得到以配體結(jié)合口袋相似性連接的潛在的抗HIV靶標(biāo)蛋白的蛋白網(wǎng)絡(luò)(potential anti-HIV target proteins network).我們對(duì)該蛋白網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析,選取配體結(jié)合口袋對(duì)應(yīng)關(guān)系最優(yōu)的靶點(diǎn)蛋白作為潛在可用于抗HIV藥物開(kāi)發(fā)的多靶點(diǎn)靶標(biāo)蛋白,并對(duì)其配體結(jié)合口袋進(jìn)行分析,指導(dǎo)抗HIV多靶點(diǎn)藥物的開(kāi)發(fā)。通過(guò)兩個(gè)方面的研究本論文共獲得6183個(gè)多靶點(diǎn)的小分子和6695對(duì)在口袋結(jié)構(gòu)上相似的蛋白結(jié)構(gòu)；我們對(duì)口袋結(jié)構(gòu)相似的蛋白對(duì)構(gòu)建蛋白網(wǎng)絡(luò),得到15簇有生物活性注釋的多靶點(diǎn)簇和22個(gè)多靶點(diǎn)小分子,22個(gè)多靶點(diǎn)小分子對(duì)應(yīng)4對(duì)蛋白,分別是MMP7與ADAM17,KAT2B與EP300,NR3C1與HSD1181,PPP2CA與PPP1CC,其中前3對(duì)是不同家族蛋白。我們做了進(jìn)一步分析,對(duì)MMP7與ADAM17做了結(jié)構(gòu)比對(duì),發(fā)現(xiàn)它們的確有相同的結(jié)構(gòu)域,因此作用于這些蛋白的多靶點(diǎn)小分子可作為潛在的抗HIV-1多靶點(diǎn)先導(dǎo)化合物。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)尋找抗HIV-1多靶點(diǎn)藥物有重要的指導(dǎo)意義。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：R512.91

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1700214