發(fā)布時間：2020-09-04 09:31

　　 目的利用計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)的方法對靶向細(xì)菌轉(zhuǎn)位酶Ⅰ(MraY)的核苷類(Capuramycin)化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)化及化學(xué)合成,并通過體外活性測定,以期發(fā)現(xiàn)作用機(jī)制新穎、抑菌活性強(qiáng)、成藥性理想的抗結(jié)核先導(dǎo)化合物。方法通過構(gòu)建靶向MraY的Capuramycin類化合物的同系物庫,建立具有顯著預(yù)測能力的Capuramycin類化合物的3D-QSAR模型,應(yīng)用3D-QSAR和分子對接的方法對該類化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系研究,分析影響其活性的分子結(jié)構(gòu)特征,然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造和優(yōu)化。利用化學(xué)方法對新設(shè)計(jì)的化合物進(jìn)行合成,應(yīng)用M.tuberculosis H37R v對新設(shè)計(jì)合成的化合物進(jìn)行體外抑菌活性篩選。結(jié)果使用52個Capuramycin衍生物作為訓(xùn)練集分子構(gòu)建3D-QSAR模型,同時,采用由13個化合物組成的測試集來驗(yàn)證模型的可靠性。得到一個交叉驗(yàn)證系數(shù)q2為0.398、非交叉驗(yàn)證系數(shù)R2和預(yù)測相關(guān)系數(shù)R2pred分別為0.976和0.839的高度可靠的3D-QSAR模型,該模型具有很好預(yù)測能力。結(jié)合3D-QSAR模型和分子對接研究,可揭示Capuramycin類同系物的構(gòu)效關(guān)系�；诖�,以Capuramycin為母體對其分子內(nèi)的己內(nèi)酰胺環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行替換,設(shè)計(jì)并合成了8個全新結(jié)構(gòu)的核苷類抗結(jié)核先導(dǎo)化合物。用3D-QSAR模型進(jìn)行活性預(yù)測,部分化合物的預(yù)測活性值較Capuramycin母體化合物有較大提高。以一線抗結(jié)核藥物INH(異煙肼)、RIF(利福平)陽性對照,體外抗結(jié)核活性測試實(shí)驗(yàn)顯示,在新合成的化合物中,S1的抑菌活性最好,MIC值為12μg/ml。結(jié)論通過結(jié)合3D-QSAR模型和分子對接研究,Capuramycin類同系物的構(gòu)效關(guān)系可概括如下:1用大體積且?guī)д姷娜〈〈簝?nèi)酰胺環(huán)部分對活性不利;2用帶正電性的小分子取代基取代核苷2'-OH上的H可提高其生物活性;3用體積較大的取代基取代糖羥基上的氫原子或許可提升對MraY的抑制作用。綜合以上信息設(shè)計(jì)而成的新Capuramycin同系物,預(yù)測的活性值要高于用于構(gòu)建模型的那些化合物的活性值�？咕钚詼y試結(jié)果顯示,新合成的化合物S1對結(jié)核分枝桿菌H37Rv具有較好的抑制活性。因此,3D-QSAR模型和分子對接研究可用作指導(dǎo)設(shè)計(jì)和預(yù)測新的、更有效的核苷類抗結(jié)核先導(dǎo)化合物分子。
【學(xué)位單位】：華北理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R91
【部分圖文】：

華北理工大學(xué)碩士學(xué)位論文列出的所有化合物都能抑制 MraY 的合成，但是各類的抑制些抑制劑具有抗革蘭氏陽性菌的活性（例如 tunicamycins，ycin），一些具有抗分枝桿菌的活性（liposidomycins 和 cap菌的活性（mureidomycins 及其相關(guān)化合物）。其中一些具 則 沒 有 毒 性 ： Tunicamycins 的 毒 性 很 高 ， 但 是 ams，mureidomycins 和 capuramycins 的 LD50（大鼠）值則酶靶點(diǎn)的選擇性似乎是其毒性存在差別的決定性因素[8]。mycin 為一類通過抗菌藥物新靶點(diǎn)細(xì)菌轉(zhuǎn)位酶 I[9,10]（又稱 極具有開發(fā)為臨床抗結(jié)核藥物潛力的先導(dǎo)化合物，主4]和 A-503083s[15]。以糖苷鍵相連的 5’-C-氨基甲酰尿苷和不們共同的結(jié)構(gòu)骨架（圖 2）。

該蛋白被定義為總受體，通過選擇氨基酸 Asp117、Asp118、Asp265 和His324（突變研究揭示這些殘基是關(guān)鍵催化位點(diǎn)殘基）定義結(jié)合位點(diǎn)，并產(chǎn)生半徑范圍為 15 的結(jié)合口袋。隨后的計(jì)算均采用默認(rèn)參數(shù)。能量最小化，直到達(dá)到 0.01 的能量梯度。選擇具有最高 CDOCKER _INTERRACTION_ENERGY（受體與配體間結(jié)合的自由能）的結(jié)構(gòu)來進(jìn)行結(jié)合特征的分析。1.2 結(jié)果1.2.1 分子疊合的結(jié)果我們選用 Align to Selected Structure 模塊和基于公共骨架的疊合方法，以活性最好的化合物（27）作為分子疊合的模板。如圖 6A 所示為疊合的公共骨架，6B為所有訓(xùn)練集分子疊合后的構(gòu)象。

圖 7 預(yù)測和實(shí)驗(yàn)的 pIC50值（A）訓(xùn)練集（B）測試集Fig.7 Predicted versus experimental pIC50values. (A) Fitted predictions for the training set. (B)Fitted predictions for the test set.采用指標(biāo) q2、R2、R2pred進(jìn)行模型預(yù)測效果評價。模型交叉驗(yàn)證系數(shù) q2表示模型的可靠性[41]；q2大于 0.3 表示機(jī)會相關(guān)的概率小于 5%(模型可信度為 95%)[42]，當(dāng) q2大于 0.5 時，表明所建模型的統(tǒng)計(jì)意義十分顯著。非交叉驗(yàn)證系數(shù) R2、預(yù)測相關(guān)系數(shù) R2pred表示模型的內(nèi)部和外部預(yù)測能力，它們大于 0.5 才能表示該模型可用于預(yù)測新的化合物的活性，而值越接近于 1，說明模型的預(yù)測能力越強(qiáng)。經(jīng)計(jì)算本模型的 q2=0.395（大于 0.3）、R2=0.976、R2pred=0.839，因此該 3D-QSAR 模型具有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義和可靠性，具有良好的預(yù)測能力。1.2.3 3D-QSAR 模型等勢圖圖 8 為 3D-QSAR 模型生成的 MFA 等勢圖的結(jié)果。等勢圖可提供影響化合物活性因素的信息。這在以通過結(jié)構(gòu)改造而使配體和活性位點(diǎn)之間更好地相互作用來設(shè)計(jì)新藥時尤為重要。因此，它是設(shè)計(jì)和評估新型抑制劑必不可少的步驟。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

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本文編號：2812158