本文關鍵詞：菊苣治療高尿酸血癥多靶點作用機制的分子對接研究

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【摘要】：研究背景：本研究是教育部博士點基金(20130013120001)的部分研究內容,并得到了北京中醫(yī)藥大學自主選題項目(2013-JYB22-XS-086)的資助。高尿酸血癥是臨床常見的慢性代謝性疾病,亦是心腦血管疾病的危險因子之一,中藥防治高尿酸血癥具有療效確切、安全性高等優(yōu)勢,但中藥成分復雜及多靶點效應造成其作用機制較難闡明。本項目引入分子對接技術,探討菊苣多靶點作用機制,具有明確的臨床現(xiàn)實意義和學術價值。課題組前期研究發(fā)現(xiàn),菊苣降尿酸作用顯著,并具有多靶點效應,已有大量前期工作從多個角度闡明菊苣防治高尿酸血癥的藥效機制。本課題采用分子對接研究菊苣治療高尿酸血癥的化學實質,計算機分子對接與生物學研究相結合,綜合分析菊苣治療高尿酸血癥的藥理作用,闡明菊苣多靶點的作用機制。為治療高尿酸血癥的中藥開發(fā)奠定基礎,也為中藥多靶作用機制提供新方法。研究目的：1.明確菊苣小分子化合物化學特征,量化表征其化學空間的多樣性。2.分子對接篩選出作用于高尿酸血癥靶蛋白的化學成分,明確菊苣治療高尿酸血癥的多靶點作用特點。3.從物質基礎多樣性及多靶點降尿酸途徑共同闡明菊苣治療高尿酸血癥多靶點作用機制。研究內容：本論文圍繞分子對接技術與菊苣降尿酸作用開展文獻與計算機模擬的分子對接實驗研究。(一)文獻綜述綜述一抗高尿酸血癥靶蛋白及藥物研究進展本部分內容對高尿酸血癥病發(fā)過程所涉及的重要蛋白及其藥物研發(fā)現(xiàn)狀進行文獻回顧,從調控基因、蛋白結構、生理功能、活性位點多個角度綜述,探討該蛋白作為作為抗高尿酸血癥靶蛋白的可能性,并展示了藥物研究進展,為研究菊苣治療高尿酸血癥多靶點作用機制打下基礎。綜述二分子對接在中藥研究中的應用進展本部分內容對分子對接技術在中藥研究中的應用進展進行文獻綜述,從分子對接在中藥藥理研究、藥性功效研究、ADME/T研究、先導化合物四個方面展開論述,了解這一技術當前的應用范圍,為利用分子對接技術研究菊苣藥效機制打下基礎。(二)實驗研究為研究菊苣治療高尿酸血癥多靶點的作用機制,第一部分利用分子描述符、主成分分析從菊苣小分子化合物化學空間多樣性,揭示菊苣發(fā)揮多靶點降尿酸作用的物質基礎。第二部分利用分子對接技術結合ADME/T預測,闡明菊苣小分子作用于多個靶點的復雜機制。從化學成分多樣性和靶點作用情況闡明菊苣治療高尿酸血癥的多靶點作用機制。第三部分開展菊苣重要化學成分對高尿酸血癥模型動物的藥效實驗,輔助說明分子對接實驗的合理性。第一部分菊苣小分子化合物化學空間分析明確菊苣小分子化合物化學空間的多樣性,在化學層面闡明菊苣降尿酸多靶點作用的物質基礎。一、查閱文獻及天然產物數(shù)據庫,搜集整理菊苣化學成分,并下載或利用繪圖繪制菊苣化學成分三維結構。二、使用E-dragon軟件對菊苣小分子化合物進行分子描述符計算,根據計算結果分析菊苣小分子化合物的類藥性。三、使用SPSS統(tǒng)計軟件對菊苣小分子化合物和已上市的11個高尿酸血癥治療藥物的44個主要分子描述進行主成分分析,將多維描述的化學空間投射到二維平面,直觀分析菊苣小分子化合物的分布特點,并與高尿酸血癥治療藥物的化學空間對比分析,比較異同。第二部分菊苣小分子化合物與抗高尿酸血癥靶點分子對接運用分子對接模擬技術,分析菊苣小分子與抗高尿酸血癥靶蛋白的相互作用,分析菊苣降尿酸的分子機制。一、準備抗高尿酸血癥靶蛋白即受體庫,菊苣小分子化合物庫即配體庫,使用分子對接軟件進行對接。對對接結果進行分析,分析受-配復合物相互作用模式,分析其發(fā)揮藥效的分子機制,并說明結果合理性。二、使用admetSAR在線工具分析分子對接針對每個蛋白篩選出的化合物進行進一步的吸收、分布、代謝、排泄及毒性性質,結合對接結果進一步分析,說明這些化合物如何在機體內發(fā)揮作用。第三部分菊苣重要化學成分-山萵苣苦素的藥效實驗明確分子對接篩選的菊苣藥效重要成分的降尿酸效果,從生物學實體研究驗證分子對接的合理性。選擇虛擬篩選中可抑制多個靶蛋白、ADME/T'性質良好、市場可獲、尚未開展生物學的菊苣重要化學成分山萵苣苦素進行藥效學實驗。以課題組動物模型一高嘌呤飲食誘導的高尿酸血癥鵪鶉為研究對象,灌胃給予山萵苣苦素,觀察降尿酸效果,并檢測相關酶的活性,輔助驗證分子對接實驗結果。研究結果一、建立了菊苣小分子化合物庫,包含253個化合物,其中有60個為菊苣化合物在機體內的代謝產物。二、分別計算了253個菊苣化合物和11個已上市抗高尿酸血癥藥物的44種分子描述符,分析發(fā)現(xiàn)菊苣大部分小分子化合物符合類藥五規(guī)則,具有良好的類藥性質,即具有較好的吸收和滲透能力,但仍有少數(shù)化合物不符合五規(guī)則。需進一步進行ADME/T預測分析其在體內代謝、分布、排泄情況。三、抽提菊苣小分子化合物44個分子描述符的前兩個主成分,累計貢獻率達78%,抽提藥物分子44個分子描述符的前兩個主成分,累計貢獻率達80%,均承載了大量的化學空間信息。從主成分散點圖可以得出菊苣化學空間分布,且與抗高尿酸血癥藥物有重合,可能具有抗高尿酸血癥藥物的藥效特點,但其離散度大,化學空間分布多樣,預測菊苣可能具有多靶點作用。四、分子對接結果顯示,針對5個尿酸生成相關酶黃嘌呤氧化／脫氫酶、5’-核苷酸酶、腺苷脫氨酶、嘌呤核苷酸磷酸化酶、鳥嘌呤脫氨酶,分別篩選出70個、98個、56個、4個、83個得分超過原配體的菊苣小分子化合物。舉例分析得分排名前十的化合物與活性位點的作用模式,這些化合物在活性口袋有較好分布,且與陽性對照結合方式相似。五、除個別化合物,大部分化學成分都具有良好的ADME/T性質。六、高尿酸血癥模型動物實驗。觀察山萵苣苦素對高尿酸血癥模型鵪鶉的降尿酸作用。山萵苣苦素大(200mg/kg第一周P=0.022,第二周P=0.095,第三周P=0.103)、小劑量組(100mg/kg第一周P=0.033,第二周P=0.059,第三周P=0.058)均可顯著降低模型鵪鶉血尿酸水平,并對黃嘌呤氧化酶和腺苷脫氨酶有一定程度的抑制作用。研究結論：一、菊苣化學空間分布的多樣性是其治療高尿酸血癥多靶點作用的物質基礎。二、菊苣小分子化合物通過單成分—多靶點、多成分—單靶點、單成分—單靶點的協(xié)同作用機制發(fā)揮多靶點降尿酸作用,其中最主要的是單成分—多靶點的作用。三、分子對接技術能夠高效、直觀的解釋菊苣治療高尿酸血癥的多靶點藥效機制,可以推廣應用于中藥的多靶點機制研究。創(chuàng)新點：1.從化學空間和作用方式兩個角度解釋菊苣治療高尿酸血癥的多靶點藥效機制,闡明了菊苣治療高尿酸血癥的化學實質。2.使用分子對接技術直觀、形象的解釋了菊苣治療高尿酸血癥的多靶點作用機制。
【學位授予單位】：北京中醫(yī)藥大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R259
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本文編號：1190182