計(jì)算機(jī)技術(shù)在天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和活性研究中的應(yīng)用.pdf

1、結(jié)構(gòu)和活性研究是天然產(chǎn)物研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。由于天然產(chǎn)物中成分復(fù)雜且作用機(jī)制不清楚，使得近年來(lái)天然產(chǎn)物在藥物研究中的地位有所下降。本論文將一些新的計(jì)算機(jī)技術(shù)引入到天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和活性的研究中，對(duì)天然產(chǎn)物的研究提供了有力的工具。
　　隨著核磁技術(shù)的發(fā)展，得到天然產(chǎn)物的平面結(jié)構(gòu)較為容易，但是其絕對(duì)構(gòu)型的確定一直是天然產(chǎn)物研究的難點(diǎn)。研究證明，很多手性化合物的活性與其手性息息相關(guān)，所以絕對(duì)構(gòu)型的研究在藥物發(fā)現(xiàn)中具有重要作用。目前用于確定天然

2、產(chǎn)物絕對(duì)構(gòu)型的方法有 X-射線單晶衍射，Mosher反應(yīng)，結(jié)構(gòu)衍生化，旋光，CD譜等方法，但是這些方法都有一定的局限性，X-射線單晶衍射需要化合物能夠形成單晶, Mosher反應(yīng)和結(jié)構(gòu)衍生化對(duì)化合物結(jié)構(gòu)具有一定的要求，旋光和CD譜需要有已報(bào)道的類(lèi)似物數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行比較，一些無(wú)法滿足以上條件的化合物其絕對(duì)構(gòu)型的確定仍然面臨著困難。近年來(lái)通過(guò)量子化學(xué)計(jì)算來(lái)確定有機(jī)化合物絕對(duì)構(gòu)型的方法已經(jīng)成為一種可靠穩(wěn)定的方法。本論文中通過(guò)此方法來(lái)確定一些無(wú)法通

3、過(guò)以上方法確定構(gòu)型的新天然產(chǎn)物的絕對(duì)構(gòu)型。研究主要應(yīng)用Gaussian軟件計(jì)算了8個(gè)新天然產(chǎn)物的圓二色光譜（ECDs）和旋光值，通過(guò)比較它們的計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值，確定了這些新天然產(chǎn)物的絕對(duì)構(gòu)型，并且總結(jié)了一些天然產(chǎn)物計(jì)算的規(guī)律，提出了天然柔性化合物和剛性化合物的不同算法，為以后天然產(chǎn)物絕對(duì)構(gòu)型的確立提供了有力支持。
　　天然產(chǎn)物由于結(jié)構(gòu)多樣性和具有與人類(lèi)同樣的進(jìn)化史而具有較好的活性，且毒副作用較小，由此天然產(chǎn)物一直是藥物發(fā)現(xiàn)中的主要來(lái)

4、源。但是作為天然產(chǎn)物主要來(lái)源的藥用植物由于成分復(fù)雜，且近年來(lái)研究表明藥用植物的治療作用一般都是通過(guò)多成分多靶點(diǎn)的作用網(wǎng)絡(luò)而起作用，所以如何從天然產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)活性較好的先導(dǎo)化合物以及闡述一個(gè)藥用植物的作用機(jī)理一直是天然產(chǎn)物研究的難點(diǎn)也是熱點(diǎn)，這也是中藥現(xiàn)代化的研究方向。本課題將最新的正向?qū)雍头聪驅(qū)蛹夹g(shù)引入了天然產(chǎn)物的研究。通過(guò)正向?qū)影l(fā)現(xiàn)新的活性化合物是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物的重要方法，但是在天然產(chǎn)物的研究領(lǐng)域由于缺乏龐大的化合物庫(kù)而使得

5、此方法局限于合成化合物庫(kù)和組合化學(xué)庫(kù)。本研究中收集了組內(nèi)分離得到的4000多個(gè)天然產(chǎn)物，并通過(guò)ISISBase軟件將其建立成一個(gè)天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫(kù)，用于高通量篩選和計(jì)算機(jī)虛擬篩選。在本研究中通過(guò)正向?qū)蛹夹g(shù)篩選了建立的天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫(kù)，并發(fā)現(xiàn)了一個(gè)作用于抗腫瘤靶點(diǎn)Bcl-2的天然活性小分子，通過(guò)分子水平實(shí)驗(yàn)熒光偏振實(shí)驗(yàn)和SPR實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)此化合物具有較好的活性。在腫瘤細(xì)胞抑制活性的研究中發(fā)現(xiàn)此化合物對(duì)白血病細(xì)胞HL-60和K562具有較好的活

6、性，通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡機(jī)制的研究，發(fā)現(xiàn)化合物對(duì)K562細(xì)胞的活性更好。在皮下接種了K562細(xì)胞的白血病動(dòng)物模型中，化合物52同樣表現(xiàn)出一定的抑制活性。
　　通過(guò)反向?qū)蛹夹g(shù)可以預(yù)測(cè)一些活性天然產(chǎn)物的作用靶點(diǎn)，本研究將此技術(shù)結(jié)合生物技術(shù)應(yīng)用于闡述藥用植物的作用機(jī)理。研究中通過(guò)反向?qū)悠脚_(tái)TarFisDock確定了兩種藥用植物假馬齒莧和金邊瑞香治療糖尿病的活性成分及作用靶標(biāo)DPP-IV，并通過(guò)相似性搜索發(fā)現(xiàn)了多個(gè)DPP-IV抑制劑，為糖