噻二唑和苄基哌啶类抑制剂与AChE/BChE的结合机理的分子动力学模拟研究

来源 :南京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gaobaobao127
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
阿尔茨海默病(AD)是老年人最常见的疾病之一,主要表现在认知功能障碍和记忆丧失。在病理学上,阿尔茨海默病的主要病因是基底前脑胆碱能神经递质不足,主要表现在乙酰胆碱(ACh)的严重缺失。人体胆碱酯酶包括有乙酰胆碱酯酶(AChE)和丁酰胆碱酯酶(BChE),这两种酶负责了胆碱能神经递质的水解。乙酰胆碱(ACh)在乙酰胆碱酯酶(AChE)的作用下分解成胆碱和乙酸,乙酰胆碱的快速水解导致了阿尔茨海默病。因此,对AChE和BChE这两种酶的活性进行抑制是治疗阿尔茨海默病的一个非常有效的方法。现今的医药化学研究主要集中在新型乙酰胆碱酯酶抑制剂的设计,通常是具有多功能和多靶点的抑制剂的研究。近年来,自第一种胆碱酯酶抑制剂成功应用于AD的临床治疗以来,对AChE/BChE抑制剂的抑制活性的研究取得了显著的进步。  近年来,人们在实验上花了很多精力研发AChE抑制剂,但是只有很少药物投入临床使用。其中一个主要原因是AChE抑制剂的生物活性和选择性机理较为复杂,目前人们对此还缺乏深入的理解。显然,该问题的解决是非常重要而又极具挑战性的。实验方法难以解决上述问题。分子动力学(MD)模拟是解决上述问题的唯一的关键技术。如果能通过分子模拟揭示AChE抑制剂对AChE/BChE生物活性和选择性机理,可以为高效AChE抑制剂的设计提供启发作用,从而可以加速实验进程。因此,我们采用分子对接、MD模拟以及结合自由能计算等方法在原子水平上对三类药物与AChE间的结合机理进行了研究。本文的研究为今后设计出新型AD药物提供了新的思路。  本文的主要贡献如下:  (1)通过分子对接、分子动力学模拟、氢键和疏水作用分析、结合自由能计算和能量分解,我们对三种1,3,4-噻二唑类抑制剂与AChE之间的作用模式以及结合机理进行了研究。氢键相互作用结果表明复合物中稳定的氢键可以使抑制剂与AChE之间产生较强的静电作用。复合物的结合自由能的计算结果与实验中抑制剂的生物活性相一致。另外,形成复合物的主要驱动力是范德华相互作用。通过能量分解,发现关键残基(Asp72、Trp84、Tyr121、Trp279、Phe330和Tyr334)对AChE与抑制剂的结合贡献较大,且组成了AChE的活性口袋区域,这些关键残基与抑制剂间的能量可以用来区分抑制剂的生物活性高低。该研究对新型AD药物的设计有一定的指导意义。  (2)本文通过MD模拟揭示了五种苄基哌啶类抑制剂与胆碱酯酶AChE/BChE间的结合机理。两个体系的结合自由能计算以及能量分解的结果表明,五种药物在蛋白质中均表现出了不同的生物活性,且五个AChE复合物的药物-残基间的相互作用要比相对应的BChE复合物的更强,抑制剂能够选择性抑制AChE。另外,能量分析的结果表明,抑制剂中不同的取代基能够在很大程度上影响抑制剂的生物活性以及选择性。我们的计算结果同实验研究结果相一致。本文的工作为今后设计出多位点结合且具有更高的生物活性和选择性的AD药物提供了理论依据和指导。  (3)在已投入临床使用的AD药物中,多奈哌齐的销售额位居榜首,且其药物副作用也比较小。我们对多奈哌齐及其吡啶衍生物对AChE/BChE的生物活性和选择性进行了研究,通过分子动力学模拟揭示了两种抑制剂与胆碱酯酶AChE/BChE间的结合机理。两个体系的结合自由能计算以及能量分解的结果表明,相比较多奈哌齐,其吡啶衍生物在AChE中表现出更高的生物活性,结合能的计算结果与实验上抑制剂的生物活性吻合较好。此外,结合能计算结果表明,范德华作用能决定了两种抑制剂均能够选择性抑制AChE。本文的工作为今后设计具有更高的生物活性和选择性的AChE抑制剂提供了新的思路,对更好疗效的AD药物的设计有一定的帮助。
其他文献
土壤中的氮素和碳素是作物生长所必需的营养元素,碳循环和氮循环也是最基本的生态过程。土壤碳氮不但与土壤生产力有关,同时与大气中的温室气体的变化也有着密切的联系。明确
学位
流化床反应器是化工冶金工业中一种重要的反应器,是生产环节中非常重要的设备。随着化工和冶金技术要求的不断提升,开发基于流化床反应器的自动控制系统对反应过程的效率和操作
  Objective: To investigate the changes of secretory function of Sertoli cells and testicular damage in diabetic rats.Methods: Diabetes was induced by intrape
会议
氢能作为21世纪最有发展前景的绿色能源,被广泛应用于化学、食品、冶炼、航空等领域,随着燃料电池技术的不断发展,势必推动氢能的进一步迅速发展。目前我国氢气的制备主要来自于
本文以提高钛硅复合氧化物(CYCTS)为载体的加氢催化剂的性能为目标,围绕提高金属活性组分在载体表面的分散性能和硫化性能进行了深入研究。 研究结果表明,在CYCTS载体表面,采
本课题的主要任务是对自主知识产权开发的浆态床F-T合成工艺水相副产物进行分离。随着我国F-T合成工艺技术的开发和工业化,从其水相副产物分离有机含氧化物产品是亟待解决的问
学位
Parkinson’s Disease(PD)是一种多系统功能障碍为主要表现的神经系统变性疾病,病理学特征是黑质多巴胺能神经元损失和路易体(Lewy body)形成。氧化应激、蛋白质误折叠和聚集
本文针对新疆自治区丰富的石油和天然气资源特点,提出由石油重油,天然气和煤焦油大量制备多品种纳米炭材料的工艺路线,在获得中试化生产纳米炭材料工艺参数的基础上,通过放大设计
超级电容器因其具有功率密度高、充电时间短、工作温度范围广的优点而备受人们重视,在能量存储等领域得到广泛的应用。正极是超级电容器中的一个重要组成部分。石墨烯作为一种