基于全新藥物設(shè)計(jì)方法的木姜子屬酰胺類化合物5-LOX抑制劑篩選研究

夏侯真如, 薛孟祺，汪欣怡，字慧敏，文政琦，李碧桃*，楊靖華*

基于全新藥物設(shè)計(jì)方法的木姜子屬酰胺類化合物5-LOX抑制劑篩選研究

夏侯真如1, 薛孟祺1，汪欣怡2，字慧敏1，文政琦3，李碧桃3*，楊靖華1*

1. 云南大學(xué)教育部自然資源藥物化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南省天然產(chǎn)物轉(zhuǎn)化與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院，云南 昆明 650091 2. 昆明醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，云南 昆明 650500 3. 昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，云南 昆明 650500

采用基于分子對接及從頭設(shè)計(jì)的方法從木姜子屬酰胺類化合物中尋找潛在的5-脂氧合酶（5-lipoxygenase，5-LOX）抑制劑并改造提高其預(yù)期活性。通過文獻(xiàn)資料收集了木姜子屬植物中現(xiàn)已分離鑒定的酰胺類化合物10個(gè)。應(yīng)用分子對接技術(shù)，通過與5-LOX抑制劑篩選相關(guān)的蛋白結(jié)晶的對接分析，篩選出木姜子屬植物中最優(yōu)的酰胺類化合物。再以該化合物為基礎(chǔ)進(jìn)行分子庫擴(kuò)充，并通過對該分子庫進(jìn)行類藥規(guī)則和ADMET篩選，選擇其中排名前五的分子進(jìn)行從頭設(shè)計(jì)碎片生長，最后再從設(shè)計(jì)結(jié)果中篩選出更優(yōu)的5-LOX潛在抑制劑。通過分子對接分析篩選出了木姜子屬植物中最優(yōu)的酰胺化合物-反式-3,4-亞甲基肉桂酰-3-甲氧基酪胺，利用類藥規(guī)則和ADMET篩選出9個(gè)相對符合藥理毒理性質(zhì)要求的類似分子，采用從頭設(shè)計(jì)方法篩選了出打分值較高的候選化合物6個(gè)，并初步闡釋了優(yōu)良5-LOX抑制劑可能的活性殘基結(jié)合情況。木姜子屬中酰胺類化合物及其衍生物可能通過抑制5-LOX來發(fā)揮抗炎活性作用，相對于傳統(tǒng)篩選和改造，分子對接和從頭設(shè)計(jì)技術(shù)節(jié)約了大量的資源，為新型5-LOX抑制劑的研發(fā)提供了一定的參考。

木姜子屬；酰胺類化合物; 5-LOX抑制劑；分子對接；從頭設(shè)計(jì)；-反式-3,4-亞甲基肉桂酰-3-甲氧基酪胺

炎癥是機(jī)體必不可少的一種免疫反應(yīng)，是機(jī)體應(yīng)對外界刺激的一種自動(dòng)防御機(jī)制。一般來說，炎癥的發(fā)生對機(jī)體是有益，它能夠在各種不利條件下維持組織內(nèi)的穩(wěn)態(tài)。但另一方面，其是以短暫的組織功能下降為代價(jià)，這又可能導(dǎo)致體內(nèi)平衡的改變。因此炎癥是機(jī)體與致炎因子之間損傷與抗損傷的斗爭，炎癥的病變以抗損傷反應(yīng)為主，但也會(huì)對機(jī)體造成不同程度的損傷[1]。

研究表明，許多炎癥反應(yīng)過程實(shí)質(zhì)上主要是由于一系列被稱作炎癥介質(zhì)的內(nèi)源性化學(xué)因子或生物大分子介導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)的，它們影響到整個(gè)炎癥過程。所謂炎癥介質(zhì)是指在致炎因子作用下，由局部組織細(xì)胞釋放，或來源于血漿，參與并誘導(dǎo)炎癥發(fā)生發(fā)展的生物活性物質(zhì)[2]。白細(xì)胞三烯（leucotriene，LT），即白三烯（LTA4、LTB4、LTC4、LTD4、LTE4、LTF4等）是一種非常重要的炎癥介質(zhì)，其中LTC4、LTD4、LTE4因均含有1個(gè)半胱氨酸殘基（cysteine），故統(tǒng)稱為cysLTs，被認(rèn)為是過敏反應(yīng)的慢反應(yīng)物，在炎癥級聯(lián)反應(yīng)中具有重要作用地位。脂氧合酶（lipoxygenase，LOX）是白三烯合成中最為重要的酶，其在人體中包含5-LOX、15-LOX等亞型，其中15-LOX主要是通過最終催化形成脂氧素來調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，而5-LOX則是炎癥反應(yīng)中白三烯形成的主要來源[3]。目前5-LOX作為炎癥反應(yīng)中的重要靶點(diǎn)，已有針對該靶點(diǎn)的藥物上市。其中已上市的藥物如齊留通和ABT-761等在臨床上對炎癥反應(yīng)，尤其是哮喘類疾病已顯示出良好的治療效果，但其有一定的肝毒性[4]，且半衰期很短，藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)也較為不利[5]。因此，新型5-LOX抑制劑的研究越來越受到人們的關(guān)注。

木姜子屬Lam.植物作為樟科（Lauraceae）常綠喬木或灌木中種類最多的屬之一，在我國南方和西南溫暖地區(qū)有廣泛的分布[6]。木姜子屬植物在民間有較為悠久的用藥歷史，在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中被用于治療風(fēng)寒濕痛、跌打損傷、糖尿病等各種疾病，其中抗炎療效在醫(yī)書中具有廣泛的記載，如山雞椒作為蓽澄茄使用，具有溫中散寒、消腫止痛的功效；豺皮樟具有對關(guān)節(jié)炎、腰腿疼痛的良好療效；木姜子則可用于治療風(fēng)寒濕痛、跌打止痛等[7]。針對木姜子屬植物的化學(xué)成分，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)展開過一些研究[8]。研究表明，木姜子屬植物中的酰胺類具有良好的抗炎活性，比如Lee等[9]的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了15個(gè)酚酰胺能夠通過抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，增強(qiáng)抗氧化酶活性，來降低腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和核因子（nuclear factor-kB，NF-kB）從而降低一氧化氮的生成。由于在前期分子對接篩選研究中發(fā)現(xiàn)木姜子屬植物中的酰胺類對5-LOX靶點(diǎn)具有良好的抑制活性，因此本研究選用與5-LOX抑制劑篩選相關(guān)的3種不同來源的蛋白結(jié)晶，對木姜子屬植物中的酰胺類化學(xué)成分進(jìn)行分子對接分析，篩選出其中最優(yōu)的酰胺類化合物，并以其為骨架進(jìn)行分子庫擴(kuò)充。再通過對該分子庫進(jìn)行類藥規(guī)則和ADMET篩選，并以篩選結(jié)果前5位的分子進(jìn)行從頭設(shè)計(jì)的碎片生長，最后從中篩選出更優(yōu)的5-LOX潛在抑制劑，并初步闡釋其活性殘基結(jié)合情況。

1 材料與方法

1.1 平臺(tái)與軟件

本研究所有工作均在Microsoft Windows 10 Professional操作系統(tǒng)中完成，采用ChemOffice Professional 20.0程序（珀金埃爾默公司）中的ChemBioDraw模塊和ChemBio 3D模塊、Molegro公司的Molegro Virtual Docker 6.0（MVD）軟件、Accelrys公司的Discovery Studio 2016（DS）。參數(shù)設(shè)置除特殊指明外均為默認(rèn)值。

1.2 分子對接

1.2.1 受體數(shù)據(jù)庫的組建 從RCSB PDB數(shù)據(jù)庫（http://www.rcsb.org/）搜索并下載與5-LOX抑制劑篩選相關(guān)的3種不同來源的蛋白結(jié)晶，分別針對大豆sLOX-3（1JNQ）、哺乳動(dòng)物15-LOX（1LOX）、智人源5-LOX（3V99）[10]，其結(jié)構(gòu)PDB編號(hào)及原配體與主要靶點(diǎn)殘基作用情況見表1。這3種蛋白結(jié)晶獲取相對容易，有助于與后期活性驗(yàn)證進(jìn)行匹配，其中大豆同工酶（sLOX-1、sLOX-2、sLOX-3）是藥物篩選常見酶，研究發(fā)現(xiàn)sLOX-1與智人源LOX酶有較高的氨基酸序列同一性，其有些抑制劑在抑制智人源LOX酶上更為有效[11]，但其PDB數(shù)據(jù)庫中晶體結(jié)構(gòu)（1YGE）缺少原配體復(fù)合，因此選擇相似的sLOX-3晶體結(jié)構(gòu)（1JNQ）作為研究對象，并且Somvanshi等[12]報(bào)道了姜黃素等已知抑制劑與sLOX-3結(jié)合的解理常數(shù)和與智人源5-LOX的較為相似，有助于增加確定抑制劑的可能性；哺乳動(dòng)物15-LOX的氨基酸序列中與智人源5-LOX具有類似的疏水腔，這在所有的花生四烯酸催化酶中都是保守的，而與5-LOX的特異性區(qū)域相比較，有助于確定抑制劑的選擇性；智人源5-LOX的PDB數(shù)據(jù)庫相關(guān)晶體結(jié)構(gòu)較多，這里選用具有配體復(fù)合物的3V99，其與穩(wěn)定純酶結(jié)晶（3O8Y）具有足夠的結(jié)構(gòu)相似性，抑制劑留有足夠的空間停靠在活性中心腔中[10]。對這3種蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行刪除水分子和輔因子的處理，經(jīng)Molegro Virtual Docker 6.0（MVD）軟件進(jìn)行氨基酸殘基修補(bǔ)，并選擇對應(yīng)原配體位置為中心，選擇半徑1.2 nm的殘基為活性殘基，并將其定義為結(jié)合口袋空腔，最后保存為PDB格式備用。

1.2.2 配體數(shù)據(jù)庫的組建 通過文獻(xiàn)檢索收集，已知目前從木姜子屬植物中分離得到的酰胺類化合物共有10個(gè)[8]（圖1），將其二維結(jié)構(gòu)繪入ChemBioDraw軟件中，并通過ChemBio 3D將其轉(zhuǎn)化為三維結(jié)構(gòu)，并采用MMFF94算法對其能量進(jìn)行最低優(yōu)化，其中最大迭代次數(shù)設(shè)置為5000次，最大RMS梯度設(shè)置為0.5，保存為mol2格式作為分子對接的配體分子集。

表1 原配體與主要靶點(diǎn)殘基作用情況

圖1 木姜子屬植物中分離獲得的酰胺類化合物

1.2.3 對接方法可行性驗(yàn)證 Molegro Virtual Docker 6.0（MVD）在半柔性對接精度方面高于市面上的絕大多數(shù)軟件，在于其能夠通過不同打分函數(shù)和搜索算法的組合來獲取針對受體蛋白的對接方法[13]。因此，將含有原配體的蛋白晶體復(fù)合結(jié)構(gòu)中的原配體抽離，然后利用ChemBio 3D中的MMFF94算法對其進(jìn)行能量最低優(yōu)化，再按照設(shè)定參數(shù)對接回原結(jié)合口袋，基于不同打分函數(shù)和搜索算法的組合，反復(fù)進(jìn)行嘗試，從而獲取重現(xiàn)性較好的對接方法。

1.2.4 分子對接參數(shù)設(shè)置 將上述組建完成的受體和配體分別導(dǎo)入Molegro Virtual Docker 6.0（MVD）中，并設(shè)置配體始終保持柔性，搜索算法運(yùn)行次數(shù)100次，其余參數(shù)保持不變。靶點(diǎn)蛋白1JNQ結(jié)合空腔坐標(biāo)位置為X：20.36、Y：3.30、Z：19.87；靶點(diǎn)蛋白3V99結(jié)合空腔坐標(biāo)位置為X：18.38、Y：?78.70、Z：?33.89；靶點(diǎn)蛋白1LOX結(jié)合空腔坐標(biāo)位置為：X：?27.12、Y：151.87、Z：56.97。

1.2.5 結(jié)果處理 對接完成后，分別以靶點(diǎn)蛋白中原有配體為參照，對接結(jié)果依據(jù)Rerank Score（R-Score）評價(jià)。在對接時(shí)，為了保證打分結(jié)果的可靠性，設(shè)置得到每個(gè)分子對接結(jié)果的前3位，并取其平均值作為最終得分。R-Score數(shù)值為負(fù)值，表征分子與蛋白能夠結(jié)合，數(shù)值越小，表征親和性越大[14-15]。根據(jù)R-Score結(jié)果，篩選出每個(gè)靶點(diǎn)蛋白得分排名靠前的化合物。通過對比分析，獲取對3種來源的靶點(diǎn)蛋白均有很好的打分?jǐn)?shù)值的化合物。再以此化合物為基本骨架，通過Zinc 15數(shù)據(jù)庫（http://zinc.docking.org/）進(jìn)行分子庫擴(kuò)充，獲取類似化合物分子庫。

1.3 類藥規(guī)則及ADMET篩選

將以分子對接獲取的化合物為基本骨架得到的類似化合物分子庫，轉(zhuǎn)化為3D結(jié)構(gòu)導(dǎo)入Discovery Studio 2016（DS），調(diào)用Filter by Lipinski and Veber Rules模塊，勾選Lipinski Rule of Five 和Veber Rule兩種規(guī)則對該分子庫進(jìn)行篩選。再根據(jù)篩選結(jié)果，調(diào)用ADMET descriptors模塊，勾選aqueous solubility、blood brain barrier penetration、CYP2D6 binding、hepatotoxicity、intestinal absorption、plasma protein binding等6個(gè)篩選方向，最終獲取相對符合藥理毒理性質(zhì)要求的化合物[16-17]。

1.4 從頭設(shè)計(jì)

1.4.1 對接準(zhǔn)備 為了減少軟件間的系統(tǒng)性誤差，因此從頭設(shè)計(jì)的對接篩選工作將由DS 2016進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。以通過類藥規(guī)則和ADMET篩選的化合物作為配體，智人源（Homo sapiens）5-LOX靶點(diǎn)蛋白3V99作為受體，導(dǎo)入DS 2016，并用Prepare Ligands和Clean Protein模塊分別對配體和受體進(jìn)行處理，然后用Define Receptor模塊將蛋白分子3V99定義為受體蛋白，并利用Form Current Selection模塊設(shè)置原配體所在位置為活性空腔中心，半徑為1.2 nm，最后調(diào)用CDOCKER模塊對接模塊，設(shè)置Pose Cluster Radius為0.2 nm，以保證與MVD軟件對接參數(shù)的一致性，且使對接構(gòu)象盡可能具有多樣性，其余參數(shù)保持默認(rèn)[18]，最終對接結(jié)果僅保留非離子型構(gòu)象。

1.4.2 碎片生長 對接完成后，以原有配體為參考，對接結(jié)果依據(jù)-CDOCKER ENERGE進(jìn)行評價(jià)，-CDOCKER ENERGE數(shù)值越大則對接結(jié)果越好，以每個(gè)配體打分最高的構(gòu)象的數(shù)值作為依據(jù)。選取對接結(jié)果排名前5的化合物分別進(jìn)行分子碎片生長，調(diào)用De Novo Evolution模塊，選取默認(rèn)碎片庫進(jìn)行碎片生長，共獲取50個(gè)新化合物，每組10個(gè)[19-20]。

1.4.3 結(jié)果篩選 將碎片生長所得的50個(gè)新化合物作為配體，智人源（Homo sapiens）5-LOX靶點(diǎn)蛋白3V99作為受體，在DS 2016中使用CDOCKER模塊進(jìn)行分子對接篩選，Pose Cluster Radius設(shè)置為0.2 nm。對接完成后，同樣以原有配體為參考，對接結(jié)果依據(jù)-CDOCKER ENERGE進(jìn)行評價(jià)。

2 結(jié)果

2.1 分子對接

2.1.1 對接方法可行性驗(yàn)證結(jié)果選取的3個(gè)靶點(diǎn)均為含有原配體的蛋白晶體結(jié)構(gòu)，分別將原配體抽離，再對接回原有的結(jié)合口袋，計(jì)算對接后構(gòu)象與原配體結(jié)構(gòu)的均方根偏差值（RMSD值），數(shù)值小于0.2 nm，說明該對接方法針對于此受體蛋白和參數(shù)設(shè)定可用[21]。為了減少系統(tǒng)性誤差，本次均使用打分函數(shù)MolDock Score[GRID]和搜索算法GPU Screening（CUDA）的組合對接方法。

2.1.2 對接結(jié)果木姜子屬植物中分離得到的酰胺類化合物針對與5-LOX抑制劑篩選相關(guān)的3種不同來源的蛋白結(jié)晶1JNQ、1LOX、3V99的篩選結(jié)果見表2。通過對比3種不同來源蛋白結(jié)晶的篩選結(jié)果可發(fā)現(xiàn)化合物6的打分結(jié)果均在前3位以上，且優(yōu)于原配體和上市藥物齊留通。以化合物6為例，展示其與3種蛋白結(jié)晶的2D相互作用圖，并通過與原配體和齊留通的2D作用圖（圖2）進(jìn)行對比，結(jié)果表明主要的結(jié)合殘基和作用力類似，可以發(fā)現(xiàn)3者的結(jié)合模式較為相似。

表2 對接得分結(jié)果

圖2 化合物6和齊留通以及原配體與3種蛋白受體相互作用2D圖

2.2 類藥規(guī)則及ADMET篩選

以化合物6為基本骨架得到的231個(gè)編號(hào)為Z001～Z231的類似化合物組成的分子庫，導(dǎo)入DS 2016進(jìn)行類藥規(guī)則和ADMET篩選。化合物全數(shù)符合藥理性質(zhì)要求，后經(jīng)過ADMET篩選，篩選表格依據(jù)見表3，僅展示相對最優(yōu)的篩選結(jié)果，整體結(jié)果ADMET plot見圖3，僅顯示血腦屏障通透性（blood brain barrier penetration，BBB）模型和人體腸道吸收性（human intestinal absorption，HIA）模型95%和99%的置信區(qū)間，圖中每個(gè)點(diǎn)代表1個(gè)預(yù)測分子，位于99%置信區(qū)間以外的分子被認(rèn)為是不可靠的，最終得到9個(gè)相對符合毒理性質(zhì)要求的化合物，篩選結(jié)果見圖4。

表3 ADMET篩選結(jié)果*

*人體腸道吸收性：0～3吸收性依次遞減；水溶性（25 ℃）：0～6溶解性依次增大，4為最好情況；血腦屏障通透性：0～5通透性依次降低； TURE or FALSE-是或否

*human intestinal absorption: the absorptivity decreased from 0 to 3; water solubility (25℃): the solubility increases from 0 to 6, with 4 being the best case; Blood-brain barrier permeability: permeability decreased from 0 to 5; TURE or FALSE- yes or no

圖3 ADMET篩選圖

2.3 從頭設(shè)計(jì)

在 DS 2016中，將相對符合藥理毒理性質(zhì)要求的9個(gè)化合物作為配體，智人源（Homo sapiens）5-LOX靶點(diǎn)蛋白3V99作為受體，進(jìn)行CDOCKER模塊的分子對接篩選，見表4，并選取-CDOCKER ENERGE數(shù)值排名前5編號(hào)為Z167、Z184、Z180、Z125、Z004的化合物作為分子骨架，調(diào)用De Novo Evolution模塊進(jìn)行碎片生長，獲取5組化合物共50個(gè)。再以這50個(gè)化合物為分子庫，進(jìn)行分子對接篩選，獲取潛在的活性分子，見表5。從表5中可以看出-CDOCKER ENERGE數(shù)值最高的為Z167-6，考慮實(shí)際價(jià)值，篩選結(jié)果僅展示排名前6的分子（除離子型），其中數(shù)值高于原配體的分子共有1個(gè)，而高于齊留通的分子共有2個(gè)（圖5）。考慮到排名較高的分子均來自與Z167和Z180的碎片生長，因此展示2組分子中排名前3的分子Z167-6、Z167-4、Z180-5及排名靠后（負(fù)值除外）的分子Z167-7、Z180-3、Z180-1與受體蛋白3V99的相互作用2D圖，并與齊留通和原配體的2D作用圖進(jìn)行分析比較見圖6。

3 分析與結(jié)論

3.1 分子對接

從3種不同來源蛋白結(jié)晶的分子對接篩選結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，木姜子屬中酰胺類化合物6的Rerank Score打分結(jié)果均在前3位以上，且優(yōu)于原配體和上市藥物齊留通的打分值。并且從2D相互作用圖中可以發(fā)現(xiàn)，在1JNQ中，化合物6與蛋白中的活性殘基His518可以形成氫鍵，與Gln716、Leu716、Leu773等可以形成較強(qiáng)的空間相互作用，其結(jié)合模式與齊留通和原配體均類似；在1LOX中，活性殘基Leu362、Leu367、Ile350、Leu597和Ile400組成的疏水腔在所有花生四烯酸催化酶和其類似物中是保守的[10]，而化合物6與蛋白中的活性殘基Glu357可以形成氫鍵，與Leu597、Ile400具有強(qiáng)空間相互作用，Leu362具有較弱空間相互作用，這相較于齊留通和原配體與相應(yīng)殘基的作用情況要強(qiáng)；在3V99中，活性殘基Tyr181、Ala603、Ala606、His600、Thr364和Phe177被認(rèn)為是5-LOX的特異性區(qū)域，化合物6與蛋白中的活性殘基Ala606、Gln609可以形成氫鍵，與Phe177具有空間相互作用，相較于齊留通和原配體的作用情況要強(qiáng)。木姜子屬植物中酰胺化合物6具有與齊留通和原配體相似的活性殘基作用模式，除此之外其與文獻(xiàn)報(bào)道的分子對接相關(guān)活性殘基作用方式類似[10]，并且對于3種蛋白的對接打分?jǐn)?shù)值皆排名靠前。因此推測其可能表現(xiàn)有相關(guān)的LOX酶抑制活性作用，特別是對智人源5-LOX有較大的抑制可能性，因此以化合物6為基礎(chǔ)擴(kuò)展分子庫獲取了具有相似結(jié)構(gòu)的231個(gè)化合物，其中9個(gè)化合物通過了類藥規(guī)則和ADMET規(guī)則篩選，相對符合藥理毒理性質(zhì)要求。

圖4 類藥規(guī)則及ADMET篩選結(jié)果

表4 9個(gè)化合物分子對接篩選結(jié)果

表5 從頭設(shè)計(jì)篩選結(jié)果

圖5 打分值排名前6的分子(除離子型)

圖6 3V99相互作用2D圖

3.2 從頭設(shè)計(jì)

在對5-LOX的從頭設(shè)計(jì)研究中，選取了上述9個(gè)相對符合藥理毒理性質(zhì)要求的化合物中-CDOCKER ENERGE數(shù)值排名前5的化合物Z167、Z184、Z180、Z125、Z004作為分子骨架，其打分?jǐn)?shù)值均在陽性對照齊留通附近，其中Z167、Z184的打分?jǐn)?shù)值高于齊留通。經(jīng)過從頭設(shè)計(jì)碎片生長后，Z167分子衍生物整體打分?jǐn)?shù)值有較大幅度的提升，其余分子衍生物整體打分?jǐn)?shù)值多有下降。因此對整體分?jǐn)?shù)較高的2組衍生物分子2D相互作用情況進(jìn)行分析，選擇其中排名前3的分子和排名靠后的分子（負(fù)值除外）展示。結(jié)果顯示打分?jǐn)?shù)值較優(yōu)的衍生物分子或與蛋白結(jié)晶3V99的活性殘基Ala672有Pi-Anion的靜電相互作用，或與His372有Carbon Hydrogen Bond的氫鍵作用、或與His367有Pi-Alkyl疏水作用，這與齊留通和原配體的作用模式類似，而Ala410、Lys409等形成的疏水作用、Gln363形成的氫鍵作用可能起到穩(wěn)定作用，從而提高了打分?jǐn)?shù)值。打分?jǐn)?shù)值較低的衍生物分子也部分顯示了以上作用情況，進(jìn)一步證實(shí)了優(yōu)良5-LOX抑制劑的結(jié)合位點(diǎn)活性殘基可能與上述有關(guān)。綜上所述，可以推測優(yōu)良5-LOX抑制劑的開發(fā)關(guān)鍵點(diǎn)在于與上述活性殘基的結(jié)合，其真實(shí)藥理藥效作用及活性情況正待驗(yàn)證中。

現(xiàn)代藥物研究中，分子對接方法和從頭設(shè)計(jì)方法作為基于受體的藥物設(shè)計(jì)方法是計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛且精度較高的方法。它們通過化學(xué)計(jì)量學(xué)方法模擬藥物分子與蛋白受體之間的作用關(guān)系，快速大量篩選得到潛在藥物分子，并根據(jù)結(jié)合口袋情況針對性進(jìn)行分子碎片生長，從而得到更為精準(zhǔn)結(jié)合力更高的潛在藥物分子[22-23]。本研究通過分子對接分析篩選出木姜子屬植物中酰胺類化合物里最可能擁有5-LOX潛在抑制活性的分子，通過類藥規(guī)則和ADMET規(guī)則篩選出9個(gè)類似骨架的相對符合藥理毒理性質(zhì)要求的分子，最終通過從頭設(shè)計(jì)碎片生長預(yù)測了結(jié)合力更高更具活性潛力的衍生物分子，并推測了5-LOX抑制劑的關(guān)鍵結(jié)合活性殘基情況，從而為研發(fā)5-LOX抑制劑類藥物提供了一定的參考。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突

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Vitual screening of 5-LOX inhibitors of amide compounds from Litsea plants based on novel drug design method

XIA HOU Zhen-ru1, XUE Meng-qi1, WANG Xin-yi2, ZI Hui-min1, WEN Zheng-qi3, LI Bi-tao3, YANG Jing-hua1

1. Key Laboratory of Medicinal Chemistry for Natural Resource, Ministry of Education; Yunnan Provincial Key Laboratory of Natural Product Transformation and Application; School of Chemical Science and Technology, Yunnan University, Kunming 650091, China 2. No. 1 School of Clinical Medicine, Kunming Medical University, Kunming 650500, China 3. First Affiliated Hospital of Kunming Medical University, Kunming 650500, China

To find potential 5-lipoxygenase (5-LOX) inhibitors and improve the expected activity of amide compounds fromplants based on molecular docking and de novo design.A total of ten amide compounds isolated and identified fromplants were collected in the literature. The molecular docking technique was used to screen the optimal amide compound inplants by docking analysis of protein crystals associated with 5-LOX inhibitor screening. Then expanding the molecular library based on the compound, selecting the top five molecules to perform de novo design fragment growth by performing drug-like rule and ADMET screening on the molecular library, and finally screening out a more optimal 5-LOX potential inhibitor from the design result.The optimal amide compound--3,4-methylenecinnamyl-3-methoxytyramine inplants was screened out by molecular docking analysis. A total of nine similar molecules relatively meeting the requirements for pharmacological and toxicological properties were screened out by the drug-like rule and ADMET. A total of six candidate compounds with high scoring values were screened out by the de novo design method, and the possible active residue binding of excellent 5-LOX inhibitors was preliminarily explained.Amides and their derivatives in theplants may exert anti-inflammatory activity by inhibiting 5-LOX. Compared with traditional screening and modification, molecular docking and de novo design technology save a lot of resources. This study provides a certain reference for the research and development of new 5-LOX inhibitors.

Lam.; amide compounds; 5-LOX inhibitor; molecular docking; de novo design;--3,4-methylenecinnamyl-3-methoxytyramine

R284

A

0253 - 2670(2023)21 - 6961 - 10

10.7501/j.issn.0253-2670.2023.21.005

2023-03-09

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（82160661）；國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（81960629）；國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（21662040）；云南省創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（202005AE160005）；云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（2017FD122）

夏侯真如（1995—），男，安徽人，在讀碩士，研究方向?yàn)樘烊凰幬锘瘜W(xué)。Tel: 18325790633 E-mail: 546552125@qq.com

通信作者：李碧桃（1971—），女，云南人，主任醫(yī)師，主要從事兒童體格生長發(fā)育、兒童營養(yǎng)、兒童神經(jīng)心理發(fā)育、兒童早期發(fā)展研究工作。E-mail: 1827023387@qq.com

楊靖華（1971—），女，云南人，博士，教授，主要從事天然藥物化學(xué)研究工作。E-mail: yangjh@ynu.edu.cn

[責(zé)任編輯 王文倩]