基于药物靶点从传统中药库中高通量虚拟筛选EGFR-TK抑制剂

目的运用计算机虚拟筛选技术从传统中药数据库(TCMSP)中寻找表皮生长因子受体激酶(EGFR-TK)的中药小分子抑制剂。方法以EGFR-TK为靶点,运用分子对接技术进行首轮筛选,然后运用ADME/T预测进行第二轮筛选,最后基于靶点与药物相互作用位点进行第三轮筛选。结果以原配体(吉非替尼)为阳性对照,筛选出3个类药性良好的天然小分子化合物,它们与EGFR-TK亲和力及相互作用基团均优于吉非替尼(临床抗肿瘤药物),并且确定了它们的中草药来源。结论成功建立一整套高通量虚拟筛选EGFR-TK抑制剂的策略,该研究结果可促进从传统中药库中提取、设计以及实验合成新的抗肿瘤药物。     

基于虚拟筛选的热毒宁抗HRV 3C蛋白酶抑制剂作用的研究

目的:运用虚拟筛选技术从热毒宁注射液中筛选出抗鼻病毒3C蛋白酶的有效中药小分子抑制剂。方法:以热毒宁注射液中460种化合物为筛选目标,选取2个目前与鼻病毒治疗密切相关的靶点蛋白为受体,采用SYBYL分子对接的方法,以Total Score结合打分为标准筛选出得分最高的分子并观察其结合模式图,借助DiscoveryS tudio2016软件对其进行相互作用的分析,预测其结合模式及亲和力。结果:通过分子对接方法,筛选出5个符合条件(以打分函数Total-Score 6分以上为阈值,以Total-Score 9分以上为较好活性)且与靶点蛋白结合最好的中药小分子。其中,有2个小分子Total-Score打分最高,即与5FX5、5FX6蛋白活性位点的匹配度最高,并均超过其与自身配体结合打分,分别为似梨木双黄酮、绿原酸。结论:热毒宁注射液化学成分与鼻病毒3C蛋白酶相关靶点具有一定的结合和抑制效应。该结果可促进从传统中药中提取、设计以及实验合成新的抗鼻病毒药物。     

虎杖靶向富集活性组分抗HIV-1活性研究

目的探讨虎杖Polygonum cuspidatum富集活性组分体外对人类免疫缺陷病毒1型(HIV-1)的抑制作用及作用靶点。方法运用表面等离子共振HIV-1多靶点筛选系统对虎杖不同工艺提取物进行筛选,整合酶氨基耦联柱靶向富集提取物中高活性成分,在TZM-bl细胞和PBMC细胞中对富集产物进行抗HIV-1病毒活性评价;采用荧光共振能量转移分析法测定药物对HIV-1整合酶3’加工的抑制作用;运用高通量ELISA法测定虎杖60%乙醇提取物的整合酶靶向富集产物(HZ60-IN)对整合酶链转移的影响;试剂盒检测HZ60-IN对逆转录酶和蛋白酶的影响。结果 HZ60-IN对整合酶有高亲和性。细胞水平病毒感染实验表明,在TZM-bl细胞中,HZ60-IN对HIV-1 NL4.3和1084i的半数抑制浓度(IC_(50))分别为(31.94±8.96)、(38.07±11.25)μg/mL;在2株PBMC细胞中,HZ60-IN对HIV-1 NL4.3病毒均显示显著的抑制活性。HZ60-IN对整合酶的3’加工和链转移均有抑制作用,其中对3’加工的IC_(50)为(6.54±1.69)μg/mL,对链转移的IC_(50)为(2.56±0.97)μg/mL,其不作用于HIV感染的进入阶段,对逆转录酶抑制活性较弱,对蛋白酶活性没有影响。结论 HZ60-IN有抗HIV-1病毒活性,主要通过影响HIV-1的整合酶活性发挥作用。     

中药化学数据库中HIVRT(NNRTI)/IN双靶点抑制剂的虚拟筛选

[目的]从天然产物中筛选人类免疫缺陷病毒(HIV)非核苷类逆转录酶抑制剂(NNRTI)和整合酶链转移抑制剂(INSTI)作用位点的双靶点抑制剂[RT(NNRTI)/IN]。[方法]运用分子模拟技术和计算机辅助药物设计(CADD)方法,构建HIV RT(NNRTI)/IN双靶点抑制剂分子相似性搜索模型、NNRTI和RT以及INSTI和IN对接模型,采用两种策略对中药化学数据库(TCMD)进行筛选。[结果]共命中与RT和IN对接得分均大于6的化合物35个,包括黄酮类、生物碱类、苷类、多酚类等,黄酮类化合物(15个)占到了42.86%。[结论]黄酮类化合物是开发潜在HIV RT(NNRTI)/IN双靶点抑制剂的主要来源,上述研究为天然产物来源的HIV双靶点药物发现提供了新线索。     

传统中药中H7N9病毒神经氨酸酶抑制剂的计算机虚拟筛选

目的:运用计算机虚拟筛选技术从传统中药数据库(TCM database@Taiwan)中快速搜索H7N9亚型流感病毒神经氨酸酶(neuraminidase,NA)的中药小分子抑制剂。方法:采用Auto Dock Vina软件对蛋白质晶体结构数据库PDB中NA与小分子抑制剂扎那米韦形成的复合物(PDB代码为4MWX)三维结构活性部位进行分析,基于传统中药配体库进行分子对接初次筛选。综合运用传统中药系统药理学数据库及分析平台TCMSP及Accelrys公司开发的Discovery Studio 2.5分子模拟软件包内TOPKAT模块计算药代动力学参数和毒性预测对分子对接结果进行2次筛选。结果:以原配体(扎那米韦)的自由结合能为阈值,筛选出中国传统中药数据库中3个类药性良好的化学成分与NA亲和力高于上市的抗流感药物扎那米韦的天然小分子化合物,并且确定了它们的中草药来源。结论:该研究结果可促进从传统中药库中提取、设计及实验合成新抗H7N9流感病毒药物。     

基于分子对接技术筛选中药来源的HDAC3/8小分子抑制剂

目的:发现具有组蛋白去乙酰化酶(HDAC)3/8抑制活性的中药小分子活性成分。方法:应用Auto Dock 4.2.6软件进行分子对接技术,以HDAC抑制剂曲古抑菌素A(TSA)为参照,对19种中药小分子成分进行筛选,设定默认对接构象数,获得对接结合能、活性位点氨基酸残基和氢键,并进行生物活性验证。结果:19种中药小分子与HDAC3和HDAC8均有不同程度的结合能,其中熊果酸、防己诺林碱和粉防己碱对HDAC3和HDAC8的结合能较低,结合活性较强。防己诺林碱与HDAC3处在1位点的最优结合能最低(-26.71 k J·mol~(-1)),与HDAC8处在9位点的最优结合能最低(-26.84 k J·mol~(-1));粉防己碱与HDAC3处在13位点的最优结合能最低(-26.38 k J·mol~(-1)),与HDAC8处在12位点的结合能最低(-25.41 k J·mol~(-1));熊果酸与HDAC3处在16位点的结合能最低(-25.83 k J·mol~(-1)),与HDAC8处在8位点的最优结合能最低(-35.62 k J·mol~(-1))。通过Py MOL 2.3.1渲染出了3种小分子对接位点氨基酸,熊果酸与HDAC3/8结合时,活性位点均产生2个氢键,且相互作用较强,同时有较多活性位点氨基酸相连接。防己诺林碱与HDAC3活性位点产生2个氢键,与HDAC8活性位点产生1个氢键,与部分活性位点氨基酸进行疏水性结合。粉防己碱与HDAC3/8均无氢键作用,对接位点均由4种活性氨基酸对接。对接效果最优的3种小分子(熊果酸、防己诺林碱和粉防己碱)在500μmol·L~(-1)和100μmol·L~(-1)浓度下对HDAC3/8均有抑制活性,且抑制活性在选出的10种小分子中仍最优。结论:在被筛选的19个小分子中,熊果酸、粉防己碱和防己诺林碱有可能是新型HDAC3/8抑制靶点抗炎药物,可为探索新的抗炎药物提供参考。     

基于网络药理学探析四物汤治疗慢性阻塞性肺疾病的作用机制

目的:基于网络药理学方法分析四物汤治疗慢性阻塞性肺疾病(简称慢阻肺)的作用机制,为治疗慢阻肺的中药筛选及试验验证奠定基础。方法:通过TCMSP数据库获取白芍、川芎、当归、熟地黄的主要化学成分及其靶点,根据药物代谢动力学(ADME)筛选中药活性组分;通过GeneCards、OMIM、TTD数据库获取慢阻肺疾病靶点,将药物-疾病靶点取交集,绘制韦恩图。利用String数据库进行蛋白质相互作用分析,构建蛋白质-蛋白质相互作用网络,并运用Cytoscape 3.8.2软件进行拓扑分析。采用Metascape平台分析“药物-成分-靶点”及其参与的生物过程及通路。结果:四物汤治疗慢阻肺的核心活性成分为山柰酚、杨梅酮、β-谷甾醇、豆甾醇等,核心靶点为丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-Activated Protein Kinase,MAPK)8、谷胱甘肽硫转移酶P1(Glutathione S-Transferase Pi-1, GSTP1)、 RELA癌基因(RELA Proto-Oncogene, NF-KB Subunit,RELA)、细胞色素P450 1A1酶(Cytochrome P45...     

基于高通量分子对接虚拟筛选SARS-CoV-2 3CL水解酶中药小分子抑制剂及抗新型冠状病毒肺炎（COVID-19）的中药及其复方预测

目的基于中药系统药理学数据库和分析平台TCMSP,运用计算机虚拟筛选技术寻找新型冠状病毒(SARS-CoV-2)3CL水解酶的中药小分子抑制剂,推测潜在抗新型冠状病毒肺炎(COVID-19)中药及中药复方。方法以SARS-CoV-2 3CL水解酶蛋白为靶点,利用Autodock Vina软件和Python脚本实现高通量分子对接,结合"ADME-Lipinski"规则进行再次筛选,以优选活性成分,推测关键中药及复方。基于网络药理学角度,构建成分-靶点-通路网络,推测核心药对的作用机制。结果以SARS-Co V-2原配体为阳性对照,筛选出66个药动学性质良好的天然小分子抑制剂,优选出12味中药单味药,2个中药药对甘草-桑白皮和金银花-连翘,以及桑菊饮、桑菊饮合银翘散加减等12个中药处方作为抗SARS-CoV-2的候选方案。结论基于高通量分子对接技术虚拟筛选SARS-CoV-2 3CL水解酶的中药小分子抑制剂及中药,结合网络药理学分析潜在分子机制,为中药抗击SARS-Co V-2提供了科学指导与理论依据。     

中药中CYP酶抑制成分的发现

随着中药以及中药与西药联合用药的广泛普及,其产生的药物-药物相互作用(drug-drug interaction,DDI)被认为是引起治疗效果减弱或药物毒副作用的主要原因。CYP酶负责大量药物的代谢,CYP3A4和CYP2D6是CYP酶的最主要的2个亚型,负责代谢超过80%以上经CYP代谢的药物。由于CYP酶的抑制是导致DDI最重要的一个因素。因此,发现中药中CYP3A4和CYP2D6的潜在抑制剂对于预防不良DDI的发生有重大意义。该文建立了一种快速且成本较低的CYP3A4和CYP2D6抑制成分的计算预测方法,即支持向量机(SVM)和分子对接技术,用来预测和筛选药物。首先利用SVM分别建立2个靶点的12个定性模型,并挑选最优的模型来预测在中药化学成分数据库(TCMD)的化合物。随后利用分子对接技术建立对接模型,通过分析药物与靶点相互作用的关键氨基酸,与SVM模型结合,发现CYP3A4和CYP2D6的潜在抑制剂。根据分子模拟的结果,astin D和表小檗碱(epiberberine)分别对CYP3A4和CYP2D6存在抑制作用。astin D只存在于紫菀的astins家族,而表小檗碱是中药黄连的活性成分,因此,这些潜在抑制剂的来源中药紫菀和黄连,应当在药物联合用药过程中警示DDI的发生。该计算方法利用SVM和分子对接模型为筛查中药中CYP酶抑制剂成分提供技术支持。该研究也有助于认识目前存在于中药中CYP酶介导的DDI,为进一步开展药物联合用药的预警提供研究思路。     

基于网络药理学分析生蒲黄-墨旱莲药对治疗糖尿病视网膜病变的作用机制

目的:通过网络药理学研究方法探讨生蒲黄-墨旱莲药对治疗糖尿病视网膜病变(Diabetic retinopathy,DR)的作用机制。方法:通过中药药理数据库和分析平台(TCMSP)检索药物的活性成分和靶点;在GeneCards、DrugBank和OMIM数据库检索糖尿病视网膜病变相关靶点;利用Venny工具找出疾病与药物的交集靶点;通过Sting数据库对交集靶点进行分析;结果导入Cytoscape 3.9.1软件进行拓扑异构分析;筛选出核心靶点并绘制蛋白质-蛋白质相互作用网络图。将交集靶点录入Metascape进行基因本体论(GO)功能分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析,得到潜在作用通路。结果:(1)药物活性成分及靶点:通过TCMSP数据库筛选出生蒲黄-墨旱莲活性成分17个、作用靶点222个。(2)疾病靶点:经GeneCards、DrugBank、OMIM数据库筛选去重后获得相关的疾病靶点4 005个,将药物靶点与疾病靶点交集后共获得108个共有靶点。(3)核心靶点:通过Cytoscape 3.9.1软件筛选出核心靶点为丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1(Akt Serine/T...     

基于计算机模拟技术从中药天然产物库中挖掘色氨酸羟化酶1抑制剂

目的 基于计算机模拟技术从中药天然产物库中挖掘色氨酸羟化酶1(tryptophan hydroxylase-1,TPH1)抑制剂。方法 搭建分子对接、类药性筛选、药动学预测、分子动力学模拟于一体的药物筛选平台，从中药系统药理学数据库与分析平台(traditional chinese medicine systems pharmacology database and analysis platform,TCMSP)数据库中挖掘TPH1抑制剂。结果 川贝酮碱(TCMSP＿ID:MOL009572)实验数据均表现出良好的TPH1抑制活性及类药性，预测命中分子可有效抑制胃肠道相关TPH1活性，但对中枢神经系统相关TPH2活性抑制作用较小；通过酶活抑制实验验证抑制效应，并借助分子动力学模拟动态解析结合能变化及各项能量分布。结论 整合多种虚拟筛选技术挖掘到缓解肠易激综合征相关痛症的TPH1抑制剂-川贝酮碱MOL009572。     

基于分子对接技术的常用降糖中药有效成分虚拟筛选

目的: 运用分子对接技术分析常用降糖中药效应物质基础及其作用机制,为降糖中药现代研究提供理论依据。 方法: 基于文献搜集降糖中药化学成分并构建其结构数据库,以二肽基肽酶-Ⅳ等7个糖尿病治疗靶标为分子对接的研究对象,通过Sybyl软件的Surflex-Dock分子对接模块进行虚拟筛选,以打分函数Total-Score为标准评价中药成分与靶标间相互作用,以Total-Score等于7为阈值,筛选出与各靶标结合较好的化学成分,并与已上市降糖西药进行类药性比较。 结果: 与二肽基肽酶-Ⅳ,糖原合酶激酶-3,过氧化酶增殖因子活化受体γ,α-葡萄糖苷酶,葡萄糖激酶,钠-葡萄糖共转运蛋白2和血管紧张素转化酶能较好结合的化学成分分别有52,28,32,150,47,41,33个。通过虚拟筛选得到的这些小分子化合物与已上市降糖西药具有相似的类药性性质。 结论: 分子对接技术在一定程度上解释了降糖中药的效应物质基础与作用机制,为降糖中药现代研究提供了线索。     

基于分子对接虚拟筛选MEK1中药抑制活性成分

有丝分裂原活化蛋白激酶激酶1(mitogen-activated protein kinase kinase,MEK1)的过度磷酸化是黑色素瘤成因之一,基于该靶点的中药成分虚拟筛选有望发现中药在治疗黑色素瘤潜在应用价值。采用MEK1晶体构象构建口袋模型和Flex Search模型,模型可很好重现晶体结构,对接配体构象与晶体结构中原配体构象similarity评分为0.784;对接评分与已有MEK1抑制剂活性数据pIC_(50)呈线性关系,R~2=0.937,进一步表明虚拟筛选模型可靠。以口袋模型对Lipinski五规则初筛的中药成分库进行分子对接,根据Flex Search模型精筛,最终得到50个总分高于7.0的化合物,该研究给出总分高于阳性对照的前10个中药成分,有望进一步用于MEK1和黑色素瘤抑制的研究。     

补中益气汤活性成分筛选和寻找靶标的实例

目的:探索研究中药复方的新方法,以治疗重症肌无力的传统名方补中益气汤(BD)为例。方法:首先笔者把乙酰胆碱酯酶作为研究靶标,然后通过数据挖掘建立中药处方的化学成分数据库和乙酰胆碱酯酶抑制剂(ACh Ei)的数据库。采用利平斯基五规则,分子二维(2D),三维(3D)相似度叠合技术和Glide分子对接技术,对中药化学成分数据库进行基于乙酰胆碱酯酶抑制剂配体的模拟筛选并得到了实验的验证。结果:建立化合物与靶标的映射关系,预测相应的靶标,从而发现关键的活性化合物及其化学骨架。通过实验验证,还发现5个新的具有新骨架的乙酰胆碱酯酶抑制剂的化合物。结论:该研究为中药复方研究和靶向药物研发提供了新方向新方法,对中药现代化和创新发现具有重要意义。     

基于片段搜索和相似性搜索的抗哮喘中药发现研究

目的:探讨利用防治哮喘的常用化学药物结构信息筛选活性中药.方法:以Drugbank数据库中具有明确治疗哮喘的活性化学药物为基础,以活性片段搜索和结构相似性搜索为筛选方法,获得具有防治哮喘的中药成分;追溯活性成分的来源中药,并结合中医防治哮喘的治法治则,探讨进行组方.结果:以36个作用于8个靶点的化学药物为基础,通过活性片段搜索获得62个药效成分,相似性搜索获得10个药效成分,总计72个药效成分来自39个常用中药,包括麻黄、半夏、细辛、生姜、地龙、甘草、麦冬、紫菀和吴茱萸等已被证明具有抗哮喘作用的中药;结合热哮清热宣肺,化痰降逆;寒哮温肺散寒,化痰平喘的中医治法治则,分别探讨组合了麻黄、半夏、生姜、甘草和麻黄、地龙、甘草两个作用于多靶点整体治疗的方剂.结论:应用片段搜索和相似性搜索的方法进行中药的发现研究具有一定的可行性.     

利用Autodock筛选复方丹参方中HMG-CoA还原酶抑制活性成分

目的：利用Autodock程序筛选复方丹参方中HMG—CoA还原酶抑制性成分,探讨基于分子对接的虚拟筛选方法在中药研究中的应用。方法：构建包含天然及代谢成分的复方丹参方化合物库,随机选取可旋转键数为5,8,11,14,17的分子分别与HMG—CoA还原酶对接,以考察Autodock的3个参数。此外,从MDDR2007数据库中随机选取10个Ic50已知的HMG—CoA还原酶抑制剂分子进行对接,考察Autodock对接结果的准确性。结果：根据参数考察结果以8个可旋转键为界划分化合物库中的分子为两部分,分别设置不同的对接参数,对复方丹参天然及代谢化合物库进行虚拟筛选,提高了Autodock虚拟筛选的效率,得到了4个预测IC50在102nm01．L-水平的潜在抑制成分;准确性考察结果显示阳性抑制剂分子的实验值与预测值的相关系数R0为0．865,证明利用Autodock开展HMG—CoA还原酶抑制剂筛选研究较为可靠。结论：研究表明复方丹参方中含有潜在HMG—CoA还原酶抑制性成分。为开展基于分子对接的虚拟筛选方法探讨中药及方剂的物质基础研究奠定了基础。     

中草药中天然黄嘌呤氧化酶抑制剂的虚拟筛选

目的 采用药效团及文献挖掘技术,筛选中草药中天然黄嘌呤氧化酶抑制剂（xanthine oxidase inhibitor,XOI）,并研究其分布情况。方法 采用基于药效团的虚拟筛选和数据挖掘技术,在23 033个中药天然产物中筛选潜在的XOI。通过吸收、分布、代谢和排泄性质及药效团初步筛选具有潜在黄嘌呤氧化酶（xanthine oxidase,XO）抑制活性的化合物;使用分子对接技术进一步筛选XOI并选取打分较高的化合物,分析作用机制;采用数据挖掘方法分析潜在XOI化合物在中草药中的分布规律。结果 通过HypoGen方法构建了XOI药效团模型,筛选得到165个潜在活性化合物。通过分子对接技术进一步筛选,得到化合物102个,结果显示这些化合物主要是萜类,分布在见霜黄、慈竹、佩兰等中草药中,这些中草药以菊科药用植物为主,药味以辛、苦为主,药性多寒、温,多归于肝、肺经。选取排名前5的化合物进行作用模式分析,结果显示其与受体XO有较强的亲和作用,有进一步实验验证的价值。结论 在菊科植物及其亲缘关系比较接近的药用植物当中,可能发现潜在的天然XOI化合物,为探索新型XOI先导化合物提供参考。     

基于计算机模拟技术以埃博拉病毒跨膜糖蛋白为靶点挖掘中药抗病毒活性分子

目的基于埃博拉病毒跨膜糖蛋白(transmembrane glycoprotein of the Ebola virus,EBOV-GP)的三维空间结构,运用计算机虚拟筛选技术从中国台湾中医药数据库TCM@TAIWAN中寻找具有抗病毒作用的中药活性分子。方法以EBOV-GP为靶点,采用类药性评估、分子对接、分子动力学模拟以及吸收、分布、代谢和排泄(absorption、distribution、metabolism and excretion,ADME)预测等多尺度虚拟筛选策略,从TCM@TAIWAN数据库中挖掘候选药效分子,并分析候选分子与靶点的相互作用情况。结果以胺碘酮为阳性对照药物,筛选出4个类药性良好的中药单体ZINC85531496、ZINC85567560、ZINC85592968、ZINC33833122,与EBOV-GP亲和力及相互作用基团均优于胺碘酮。结论采用多种计算机虚拟筛选技术挖掘EBOV-GP抑制剂,可促进从天然产物化学结构数据库中提取、设计以及实验合成抗埃博拉病毒的药效分子。