基于三維藥效團的活血化瘀中藥虛擬篩選方法學研究.pdf

1、基于三維藥效團的活血化瘀中藥虛擬篩選方法學研究中藥是組成方劑的基本單位，是中醫(yī)臨床防治疾病的主要物質(zhì)基礎，具有多成分、多靶點、多途徑整合的特點?？茖W闡釋中藥活性的物質(zhì)基礎和作用機理是開發(fā)安全有效、穩(wěn)定可控的現(xiàn)代中藥的基礎，是揭示中藥理論科學內(nèi)涵、指導臨床合理用藥的前提，是中藥現(xiàn)代化的關(guān)鍵所在。然而，目前中藥活性評價、有效成分篩選實驗周期長、成本高，漏篩現(xiàn)象較為普遍。 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)為醫(yī)藥科學研究提供了許多新的方法

2、和手段，加速了藥物發(fā)現(xiàn)過程，減少了尋找新藥的盲目性和偶然性，為藥物學家提供了理論思維形象化的表示，使藥物研究方便快捷、直觀形象、有的放矢。三維藥效團構(gòu)建方法是信息技術(shù)在藥物研究領(lǐng)域的重要內(nèi)容之一。 藥效團(pharmacophore)是指藥物分子與受體結(jié)合或作用時起主要作用的原子或基團組合。在此基礎上增加這些原子或基團的空間距離限制就構(gòu)成了三維藥效團(3D-pharmacophore)。利用三維藥效團作為提問結(jié)構(gòu)，結(jié)合三維數(shù)據(jù)庫

3、搜索方法，發(fā)現(xiàn)先導化合物、預測其活性、揭示藥物作用機理、開展全新藥物設計等研究是生命科學領(lǐng)域的熱點之一。目前已有研究主要集中在合成藥物和農(nóng)藥領(lǐng)域，較少涉及中藥。 現(xiàn)代研究顯示，中藥在防治心腦血管疾病方面具有獨特的療效，其基本藥理作用表現(xiàn)為改善微循環(huán)、改善血流動力學、改善血液流變學和抗血栓形成、抑制組織異常增生、抑制炎癥等方面，涉及到多種心血管受體。其中，ACE(AngiotensinConvertEnzyme，血管緊張素轉(zhuǎn)化酶)

4、受體、AngⅡ(AngiotensinⅡ，血管緊張素Ⅱ)受體、PAF(PlateletActivatingFactor，血小板激活因子)受體以及5-HT(5-羥色胺)受體結(jié)構(gòu)明確，具有廣泛的生理活性，通過多種機制調(diào)節(jié)血管舒縮功能和血液的流動性，并有致炎、致血栓等作用，與活血化瘀類中藥藥理作用的多個環(huán)節(jié)相關(guān)，是進行藥物信息學研究的良好載體。 本文以ACE、AngⅡ、PAF、5-HT2A受體拮抗劑為研究載體，構(gòu)建其三維藥效團模型，結(jié)

5、合中藥化學成分數(shù)據(jù)庫搜索，獲得符合活血化瘀藥效團模型的中藥藥效物質(zhì)，進而開展基于三維藥效團的中藥虛擬篩選方法學探索。本文研究主要有以下三個方面： 1、中藥有效成分定量構(gòu)效關(guān)系研究3D-QSAR(three-DimensionalQualityStructure-ActivityRelationship)是研究藥物與受體間的相互作用、模擬配體與受體結(jié)合特征，建立藥物結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系表達式，是進行藥物設計的有力工具。本文分別利用Co

6、MFA(ComparativeMolecularFieldAnalysis，比較分子場分析)及CoMSIA(ComparativeMolecularSimilarityIndicesAnalysis，比較分子相似指數(shù)分析)方法，建立了一組具有透皮吸收活性酚類小分子的結(jié)構(gòu)與藥效之間的模型，烷基取代苯、氯代苯和多環(huán)芳烴等三類結(jié)構(gòu)相近的化合物在甲醇/水體系反相C18柱上色譜保留時間參數(shù)的3D-QSAR模型，以及一組黃酮類化合物在HPLC(Hi

7、ghPerformanceLiquidChromatography)色譜柱上的保留時間和結(jié)構(gòu)的QSRR模型，探討了預測化合物活性及色譜保留時間預測的新方法，為基于三維藥效團疊合的定量構(gòu)效關(guān)系研究奠定了基礎。 2、三維藥效團構(gòu)建方法學研究通過對已知確有藥效的一系列化合物進行計算機模擬，構(gòu)建了ACE、AngⅡ、PAF、5-HT2A受體拮抗劑的三維藥效團模型：ACE受體拮抗劑藥效團模型含有一個氫鍵受體，一個氫鍵給體，一個疏水基團，一個

8、負電離子化基團；AngⅡ受體拮抗劑藥效團模型含有一個氫鍵受體基團，三個疏水基團，和一個負電離子化基團；PAF受體拮抗劑藥效團模型含有兩個氫鍵受體，一個疏水基團，一個正電離子化基團；5-HT2A受體拮抗劑含有兩個氫鍵受體，一個疏水基團，一個正電離子化基團。模型對活性化合物的預測值與實驗值的擬合系數(shù)較高，具有較好的預測能力。 本文利用藥效團模型對中藥數(shù)據(jù)庫進行了三維數(shù)據(jù)庫搜尋，所得結(jié)果含有已報道的具有相應受體拮抗活性的中藥活性成分，

9、從而對藥效團模型進行了驗證和優(yōu)化；并從訓練集化合物的選擇、藥效團特征的選擇以及模型構(gòu)建方法、藥效團評價及優(yōu)化等多個環(huán)節(jié)，初步完善了藥效團構(gòu)建和評判方法，為有指導的中藥篩選提供了指導，為中藥新藥研發(fā)提供新的思路。 3、活血化瘀中藥虛擬篩選方法學研究利用ACE、AngⅡ、PAF、以及5-HT2A受體拮抗劑藥效團與數(shù)據(jù)庫中的化合物的多個構(gòu)象匹配，通過柔性搜索方法，得到能夠與藥效團匹配的化合物，預測其活性；分析搜索結(jié)果，探討闡釋活血化瘀

10、中藥及方劑的物質(zhì)基礎和作用機制、中藥藥性的科學內(nèi)涵。初步建立了基于三維藥效團的活血化瘀中藥虛擬篩選方法；并通過將藥效團構(gòu)建方法學和中藥虛擬篩選方法學有機的結(jié)合，探討建立基于三維藥效團的中藥虛擬篩選平臺。為中藥新藥研發(fā)、有指導的中藥篩選提供支持，為在分子層次揭示中藥基礎理論的科學內(nèi)涵提供了方法學基礎。 結(jié)論本文完善了藥效團的構(gòu)建方法，結(jié)合三維數(shù)據(jù)庫搜索，進行了基于三維藥效團的中藥虛擬篩選方法及平臺的探索性研究。研究結(jié)果初步表明，藥

11、效團方法不僅可以用來解釋中藥活性的物質(zhì)基礎和作用機理，還可以用來發(fā)現(xiàn)中藥化學成分的活性以指導臨床合理用藥，為有指導的中藥篩選提供基礎。 本文運用中藥學、生物學和信息學的研究方法，建立基于三維藥效團的中藥虛擬篩選方法，探討中藥傳統(tǒng)功效、有效成分、現(xiàn)代藥理三類信息的連接及整合，為闡釋活血化瘀中藥作用機理和新藥篩選提供指導?；谌S藥效團的中藥虛擬篩選方法，是還原論、整體論、系統(tǒng)論知識和方法在中藥研究中的有機結(jié)合點，是將中藥有效部位群