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以碱性聚合酶2(PB2)为靶点的抗流感病毒候选药物结合自由能计算及结合分析

作　者: 吕慧敏
导　师: 魏冬青
学　校: 上海交通大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 抗流感病毒药物碱性聚合酶2 (PB2) 分子对接分子动力学模拟分子力学/广义伯恩溶剂可及面积自由能计算方法
分类号: R511.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

流行性感冒(简称流感)是由流感病毒引起的急性呼吸道感染,每年在人群中有着显著的发病率和一定的致死率。现在已经开发出的抗流感病毒药物可以大致分为两类,一类以病毒表面的糖蛋白神经氨酸酶为药物靶点,一类以质子通道M2蛋白为药物靶点。然而,流感病毒基因组变异率很高,随着已有的抗流感病毒药物的大量使用,甚至是滥用,针对这些药物有抗药性的病毒株所占的比例越来越大。新的抗流感病毒的研制是解决流行性感冒的治疗,应对流感大规模爆发的有效手段。流感病毒聚合酶的碱性聚合酶2(PB2)亚基对于流感病毒的复制起着重要的作用,PB2与宿主细胞的mRNA 5’端帽状结构的结合是病毒自身蛋白合成的起始步骤。因此PB2是我们实验中选择的药物靶标。我们通过分子对接,10ns的分子动力学模拟(MD)分别分析了PB2的帽状结构结合域和小分子RO,PPT28,以及帽状结构类似物m7GTP的结合。用分子力学/广义伯恩溶剂可及面积方法(MM/GBSA)计算得到的结合自用能显示,RO与PPT28都能比m7GTP更好地和PB2结合。RO, PPT28的疏水部分与结合槽中的疏水残基之间形成的疏水相互作用对于稳定小分子与PB2的结合有着重要贡献。而小分子共有的六-五-元环在结合槽中有着相对固定的位置,在小分子与PB2的结合中也起着重要的作用。真核生物细胞中的mRNAs的5’端帽状结构对于真核生物自身mRNA的翻译也起着至关重要的作用。真核生物转录起始因子4E(eukaryotic initiation factor 4E,eIF4E)识别并结合mRNAs的5’端帽状结构,开启核糖体大小亚基组装,而后,真核生物自身的mRNA的翻译过程才能顺利进行。PB2与eIF4E与帽状结构的结合方式有相似之处。为了确保RO与PPT28不会阻碍生物体自身的mRNAs翻译,我们分别进行了eIF4E-m7GTP, eIF4E-RO, eIF4E-PPT28分子对接。对接结果显示,RO和PPT28不能很好地与eIF4E结合。综上,我们推测,RO和PPT28可能可以通过竞争性地结合PB2上的帽状结构结合槽从而达到抑制流感病毒复制的作用,同时又不会影响宿主自身蛋白质的合成,可以作为抗流感病毒新药。分别以RO和PPT28作为问询分子的数据库筛选和对接筛选选出了3个同样有潜力作为抗流感病毒新药的小分子。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-12
第一章流感病毒及抗流感药物  12-22
  1.1 流感病毒  12-16
    1.1.1 流感病毒的形态和结构  12-13
    1.1.2 流感病毒的基因组组成与编码蛋白质的功能  13-16
  1.2 抗流感病毒药物  16-18
  1.3 抗流感药物新靶点  18-22
    1.3.1 真核生物转录起始因子4E(eIF4E)  19-20
    1.3.2 有潜力的抗流感病毒新药 RO  20
    1.3.3 有潜力的抗流感病毒新药 PPT28  20-22
第二章计算机辅助药物设计概述  22-35
  2.1 计算机辅助药物设计的理论基础  22-24
  2.2 计算机辅助药物设计的方法分类  24-25
  2.3 计算机辅助药物设计常用手段  25-35
    2.3.1 定量构效关系  25-26
    2.3.2 小分子数据库搜索  26-28
    2.3.3 分子对接  28-29
    2.3.4 分子动力学模拟  29-33
    2.3.5 结合自由能计算  33-35
第三章研究方法  35-44
  3.1 模拟系统  35-36
  3.2 对接软件介绍及对接具体步骤  36-38
  3.3 模拟软件简介  38-39
  3.4 模拟具体步骤及参数设置  39-42
  3.5 MM/GBSA 自由能计算参数设置  42-43
  3.6 数据库搜索  43-44
第四章研究结果  44-55
  4.1 分子对接结果  44
  4.2 分子动力学模拟结果  44-46
  4.3 自由能计算结果  46-47
  4.4 相互作用分析  47-52
    4.4.1 氢键相互作用  47-50
    4.4.2 疏水相互作用  50-52
  4.5 RO 与 PPT28 的生物毒性  52-53
  4.6 数据库筛选结果  53-55
第五章全文总结  55-56
参考文献  56-60
致谢  60-61
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  61

以碱性聚合酶2(PB2)为靶点的抗流感病毒候选药物结合自由能计算及结合分析

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