合歡皮小分子化合物對單胺氧化酶A抑制作用的分子對接研究

李好好 吳俊勇 葉艷 俞靈志

摘 ?????要： 單胺氧化酶A是治療抑郁癥藥物的重要靶點，中藥合歡皮提取物具有單胺氧化酶A抑制作用，但作用機制還未探明。通過查相關文獻收集合歡皮已知的5個小分子化合物，從酶蛋白數據庫下載了人體單胺氧化酶A晶體結構pdb文件。采用分子對接軟件autodock4.2虛擬篩選出合歡皮中與單胺氧化酶較好結合作用的化合物。對接結果有助于闡釋抗抑郁作用機制，為合歡皮治療抑郁癥研究提供一定的參考。

關 ?鍵 ?詞：單胺氧化酶A;抑郁癥;合歡皮;分子對接

中圖分類號：R964; Q615 ????文獻標識碼：?A ??????文章編號： 1671-0460（2020）01-0006-04

Analysis on Molecular Docking of Monoamine Oxidase?A

Inhibition by Constituents of Albiziajulibrissin

?LI Hao-hao， WU Jun-yong^*， YE Yan， YU Ling-zhi

（School of Pharmaceutical and Materials Engineerin， Taizhou University， Zhejiang Taizhou 318000， China）

Abstract： Monoamine oxidase A （MAO A） is considered?as?an important target for therapy of depression. The extract?of Albizziajulibrissin cortex has the inhibitory effect of MAO A， but the mechanism of action has not been clarified. Five known small molecular compounds in Albizziajulibrissin were collected by consulting pertinent literatures about chemical research of Albizziajulibrissin. The crystal structure PDB files of MAO A were downloaded from the Protein Data Bank. Molecular docking software autodock 4.2 was used to screen out the compounds with good binding to monoamine oxidase A in the cortex of Albiziajulibrissin. The docking results are helpful to elucidate the mechanism of antidepressant action and provide some reference for the study of Albiziajulibrissin in the treatment of depression.

Key words：?Monoamine oxidase A; Depression; Albizziajulibrissin; Molecular docking

抑郁癥是一種常見的情感障礙性精神疾病，青年為多發病群體，且發病率逐年上升，預測2020年患有抑郁癥的人將達到總人口數的10%，成為全球僅次于心臟病的第二大常見疾病^[1]。抑郁癥是一個多機制復雜的病癥，現在單胺假說提出抑郁癥的發病機理是由于中樞神經系統中5-羥色胺（5-HT）、NE釋放下降，突觸間隙含量減少缺乏所致^[2]。在治療抑郁癥過程，抗抑郁藥物的作用機制通常是采用提高突觸間隙的單胺類神經遞質的含量來達到抗抑郁作用的。臨床顯示，隨著抗抑郁藥物的給予，抑郁癥狀的改善，5-HT、NE含量增加，故而抑郁癥的發生與5-HT、NE量的改變有著緊密的關系。單胺氧化酶（monoamine?oxidase，?MAO） A是人體內天然存在的一種酶，它能催化單胺類物質進行氧化脫氨反應^[3，4]。所以抑郁癥的發生則是因為單胺氧化酶的異常分泌導致5-HT、NE降解過多，含量減少導致的。目前的一些單胺氧化酶A（MAOA）抑制劑如嗎氯貝胺等西藥由于起效慢，副作用大等缺點，患者耐受性較差，影響其治療^[5]。傳統中藥通過整體調整，具有副作用不良反應少等優勢。從中草藥中尋找合研制理想的抗抑郁藥，正日益受到人們的重視。合歡皮為豆科植物合歡的干燥樹皮，多于夏秋季節剝取，曬干而成。外表面灰棕色至灰褐色，性味甘、平。有解郁、和血、寧心、消癰腫之功，有治心神不安、憂郁、失眠之效^[6-8]。近年來，一些學者對合歡皮的鎮靜安神和解郁等功效進行了較多的研究，但對其抗抑郁作用的機理研究未見報道。

分子對接可以模擬受體生物大分子蛋白酶和配體小分子化合物之間的相互作用^[9-12]。通過計算機模擬，可以預測兩者之間的結合構象和結合能，從而實現對藥物的模擬篩選，大大提高了藥物研究的效率^[13-20]。本文主要是對合歡皮中的5種已鑒定的主要成分及藥物嗎氯貝胺與MAO-A的分子對接進行研究，可以給出小分子與蛋白作用的氫鍵和結合自由能作為依據用來評價對接結果，能量越低說明小分子與蛋白結合越牢靠，確認合歡皮中抗抑郁作用的主要成分。

1 ?實驗方法

1.1 ?受體和配體文件準備

受體人體單胺氧化酶A的晶體結構數據從蛋白數據庫（http：//www.rcsb.org/pdb）下載，人體單胺氧化酶A的晶體結構的PDB的ID為2Z5X。用PyMOL軟件去掉PDB文件中所有的結晶水和配體駱駝蓬堿（圖1）。

通過查相關文獻^[21]得知合歡皮中化學成分分離鑒定的有5個小分子化合物（圖2），分別為：（1） 2 （-）-丁香樹脂酚-4-O-β-D-呋喃芹糖基-（1→2）-β-D-吡喃葡萄糖苷^[22]、（2）（R）-2-反式-2， 6-二甲基-6-O-β-D-吡喃雞納糖基-2，7-辛二烯酸、（3） （S）2-反式-2，6-二甲基-6-O-β-D-吡喃雞納糖基-2，7-辛二烯酸、（4）5，5 -dimethoxy-7-oxolariciressinol和（5）（-）-丁香樹脂酚。為了對比，配體加上已經上市的單胺氧化酶A抑制劑類抗抑郁藥嗎氯貝胺，標記為分子（6）。使用ChemBio3D Ultra 2014繪制配體化合物三維結構，使用MM2力場進行能量優化，再使用量子化學軟件GAUSSIAN 03^[23]在B3LYP/ 6-31G水平上對分子進一步幾何結構優化^[24]， 將優化好的分子保存為 PDB格式備用。

1.2 ?分子對接

采用AutoDockTools-1.5.6對刪除掉所有的結晶水和配體的靶蛋白2Z5X進行加電荷和加氫處理，保存為受體PDBQT格式文件，靶蛋白采用剛性分子處理^[25]。配體合歡皮小分子化合物（包含抗抑郁藥嗎氯貝胺）可扭轉鍵保持設置為可自由旋轉，進行半柔性對接，添加電荷，最后保存為PDBQT格式^[26]。采用Autogrid4.2進行格點能的計算，根據靶蛋白2Z5X中原配體駱駝蓬堿的空間位置設置盒子中心坐標34.70，28.13，-20.10，大分子受體格點盒子大小為9.2 nm×8.9 nm×9.3 nm，每個小格子間距為0.037 5 nm^[25，26]。使用AutoDock4.2采用拉馬克遺傳算法進行半柔性對接，對小分子配體的位置和構象進行全局搜索，且對每個配體進行100次獨立的對接，能量評定設置為最大值^[24]，對接的結果根據均方根偏離標準0.2 nm進行歸類成簇。其他參數設置為默認值，評分函數為半經驗的自由能計算方法（圖2）。

2 ?結果和討論

2.1 ?嗎氯貝胺（Moclobemide）和MAO-A對接

由圖3和表1可見，嗎氯貝胺（Moclobemide）與MAO-A對接后形成3個氫鍵。第一個是由嗎氯貝胺上的氫與單胺氧化酶A的氨基酸殘基GLY443羰基上的氧形成的氫鍵。第二個氫鍵是由嗎氯貝胺上的氫與酸殘基ALA68羰基上的氧形成的。第三個氫鍵是由嗎氯貝胺上的氫與酸殘基TYR69上的氧形成的。最大族中最低結合能為-7.60 kcal/mol。

2.2 ?化合物（1）2 （-）-丁香樹脂酚-4-O-β-D-呋喃芹糖基-（1→2）-β-D-吡喃葡萄糖苷和MAO-A對接

由圖4和表1可見，（-）-丁香樹脂酚-4-O-β-D-呋喃芹糖基-（1→2）-β-D-吡喃葡萄糖苷與MAO-A對接共形成了4個氫鍵。4個氫鍵分別由（-）-丁香樹脂酚-4-O-β-D-呋喃芹糖基-（1→2）-β-D-吡喃葡萄糖苷上的氫原子與氨基酸殘基ILE486， THR439， GLU485， GLY203的羰基上的氧原子形成。最大族中最低結合能為-5.08 kcal/mol。

2.3 ?化合物（2）（R）-2-反式-2，6-二甲基-6-O-β-D-吡喃雞納糖基-2，7-辛二烯酸和MAO-A對接

由圖5和表1可見化合物（2）（R）-2-反式-2， 6-二甲基-6-O-β-D-吡喃雞納糖基-2， 7-辛二烯酸與單胺氧化酶A的氨基酸殘基ILE23， ARG51， ALA68， MET445， GLY67形成5個氫鍵。最大族中最低結合能為-9.36 kcal/mol。

2.4 ?化合物（3）（S）-2-反式-2，6-二甲基-6-O-β-D-吡喃雞納糖基-2，7-辛二烯酸和MAO-A對接

由圖6和表1可見化合物（3）（S）-2-反式-2，6-二甲基-6-O-β-D-吡喃雞納糖基-2，7-辛二烯酸與單胺氧化酶A的氨基酸殘基ALA68，TR69，MET445，

ILE23，ARG51和GLY67形成6個氫鍵。最大族中最低結合能為-9.07 kcal/mol。

2.5 化合物（4）5，5 -dimethoxy-7-Oxolariciressi-nol與單胺氧化酶A對接

由圖7和表1可見化合物（4）與單胺氧化酶A的氨基酸殘基MET300，LYS280，GLU188，GLN401形成4個氫鍵，最大族中最低結合能為-6.23 kcal/mol。

2.6 ?化合物（5）（-）-丁香樹脂酚與單胺氧化酶A對接

由圖8和表1可見（-）-丁香樹脂酚與單胺氧化酶A的MET445氨基酸殘基形成1個氫鍵，最大族中最低結合能為-9.44 kcal/mol。

3 ?結論

從對接結果可知，合歡皮5個小分子化合物和嗎氯貝胺與人體單胺氧化酶A相互作用的結合能大小順序是化合物5>2>3>嗎氯貝胺>4>1， 結合能大于抗抑郁藥嗎氯貝胺的化合物有化合物（2） （R）-2-反式-2， 6-二甲基-6-O-β-D-吡喃雞納糖基-2 ，7-辛二烯酸、（3）（S）2-反式-2， 6-二甲基-6-O-β-D-吡喃雞納糖基-2 ， 7-辛二烯酸和（5）（-）-丁香樹脂酚。所以得出合歡皮具有很好的抗抑郁作用。化合物（5）（-）-丁香樹脂酚與單胺氧化酶A相互作用的結合能最大，抑制效果可能最強。

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