硕士论文--胆固醇酯转运蛋白抑制剂的对接和分子模拟研究

胆固醇酯转运蛋白抑制剂的对接和分子模拟研究Docking and Molecular Dynamics Study on the Inhibitors of Cholesteryl Ester TransferProtein (CETP)学科专业：药物化学研究生：董勃良指导教师：赵康教授高清志教授天津大学药物科学与技术学院二零一二年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

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学位论文作者签名： 导师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日摘要胆固醇酯转运蛋白(Cholesteryl Ester Transfer Protein, CETP)是一种血浆糖蛋白，它介导胆固醇酯(Cholesteryl Ester, CE)从高密度脂蛋白(High-density Lipoproteins, HDL)转运到低密度脂蛋白(Low-density Lipoproteins, LDL)和极低密度脂蛋白(Very Low-density Lipoproteins, VLDL)，同时将等量的甘油三酯(Triglyceride, TG)分子反向转运。

CETP的转运过程会降低有抗动脉硬化作用的HDL的血液浓度，并提高有致动脉硬化作用的LDL和VLDL的血液浓度。

因此，抑制CETP介导的转运过程将成为一种治疗心血管疾病的好方法。

实验以曾经报道过活性较高且有代表性的41个CETP抑制剂分子为研究目标，采用Dock 6.2软件，取复合物中原配体周围10 Å范围为活性位点对这41个化合物进行分子对接。

根据对接的结果，验证了抑制剂本身的生物活性与CETP 对接结果是基本一致的，并初步确定了抑制剂与受体相互作用的潜在结合位点。

通过Dock对接研究，筛选出打分值和活性值最好的一类N,N-双取代的三氟-3-氨基-2-丙醇类CETP抑制剂化合物。

为了深入的调查研究这些抑制剂化合物对接过程中的作用位点和作用机制，我们利用AutoDock软件完成了更细致的分子对接工作，成功的确认了有效的活性位点。

此外，为确保对接结果的科学性和准确性，我们借助Amber软件进行了一系列的分子动力学模拟运算(Molecular Dynamics, MD)。

对接结果显示抑制剂与受体CETP作用的活性区域主要分布在两个疏水区域（P1和P2），这两个活性位点可以有效地结合化合物的亲脂性侧链或基团，进行有效的相互作用。

通过实验，P1的Val421和P2的Met194氨基酸残基在构成疏水区域上起着关键作用。

在P2区域的氨基酸残基Phe197和Phe463和配体分子有着π-π双键共轭的作用。

其它取代基比如：3-苯氧基上的疏水取代基同样促进抑制作用，3-位的四氟乙氧基苯基引起的疏水性会优于一个较短的取代基所带来的作用。

受体CETP和配体抑制剂小分子的作用机制能够成功的解释为什么不同的抑制剂结构会有着不同的抑制活性。

我们期待这些发现能够为CETP相关的心脑血管疾病提供有益的信息和指导，从而能够设计开发出新的且更加有疗效的治疗药物。

关键词：对接机制；胆固醇转运蛋白抑制剂；胆固醇转运蛋白；分子对接；分子动力学。

AbstractCETP is a plasma glycoprotein that mediates the transfer of CE from high density lipoprotein to low density lipoprotein and very low density lipoprptein with a balanced exchange of TG. This transfer process can decrease the level of anti-atherogenic HDL, and elevate the level of pro-atherogenic VLDL and LDL. Therefore, inhibiting CETP would be expected to provide a potential therapeutic benefit for patients with cardiovascular diseases.In our study, we selected 40 compounds which obtained good biologic activities as ligands to dock with the CETP receptor by software Dock 6.2. The active site was all spheres within 10.0 Angstroms from every atom of the crystal structure of the ligand. According to results of docking, we confirmed that the docking values directly correlated with their biologic activities. This study also identified the potential important binding site of CETP.Through the docking results, we selected the N, N-disubstituted-trifluoro-3- amino-2-propanol analogues which are among the most highly potent and selective inhibitors of CETP for further research. For in-depth investigation into the structural and chemical features responsible for exploring the binding pocket of these compounds, as well as for the binding recognition mechanism concerned, we performed a series of automated molecular docking operations by software AutoDock 1.5.2. In the end, the docking results were quite robust as further validated by molecular dynamics.The docking results reveal that the binding site mainly consists of two hydrophobic regions (P1 and P2 site) which are able to accommodate the lipophilic arms of the compounds investigated. Val421 in P1 site and Met194 in P2 site could be considered to be two important residues in forming the two hydrophobic regions. The presence of residues Phe197 and Phe463 in P2 site may be responsible for the binding recognition through π-π stacking interactions. The hydrophobic 3-phenoxy substituent may be important in creating the preferable inhibitive capability for increasing the binding potency. The hydrophobic character of the tetrafluoroethoxybenzyl group at position 3 displays better hydrophobicity than a shorter hydrophobic substituent.An interaction model of CETP-inhibitors is derived that can be successfully used to explain the different biologic activities of these inhibitors. It is anticipated that the findings reported here may provide very useful information or clues for designing effective drugs for the therapeutic treatment of CETP-related cardiovascular diseases.KEY WORDS:Binding mechanism; CETP Inhibitors; Cholesteryl ester transfer protein; Molecular docking; Molecular dynamics.目录第一章文献综述 (1)1.1 背景介绍 (1)1.2 胆固醇酯转运蛋白的研究现状 (2)1.2.1 胆固醇酯转运蛋白晶体结构研究现状 (2)1.2.2 胆固醇酯转运蛋白抑制剂的研究现状 (5)1.3 计算机辅助药物设计简介 (12)第二章胆固醇酯转运蛋白抑制剂的分子对接研究 (14)2.1 CETP受体结合位点的初筛 (14)2.2对接计算的目的、材料与方法 (14)2.2.1实验目的 (14)2.2.2实验材料 (14)2.2.3实验方法 (15)2.3实验结果的讨论与分析 (15)2.3.1 氨基醇类的对接结果分析 (15)2.3.2 硫化物类的对接结果分析 (18)2.3.3吡啶类、5,6,7,8-四氢喹啉类、四氢萘类、1,2,3,4-四氢喹啉类的对接结果分析 (21)2.3.4四氢喹喔啉类的对接结果分析 (23)2.3.5 内酯类的对接结果分析 (25)2.4 结论 (27)第三章氨基醇类化合物与CETP的对接机制研究 (29)3.1实验背景简介 (29)3.2 实验目的，材料和方法介绍 (29)3.2.1 实验目的 (29)3.2.2 实验材料 (29)3.2.3 实验方法 (30)3.3 对接结果分析与讨论 (31)3.3.1 粗筛的对接结果和分析 (32)3.3.2 精确对接结果和分析 (33)3.3.3 线性回归分析 (36)3.3.4 配体在P1，P2中作用方式分析 (38)3.3.2.1 配体在P1口袋 (38)3.3.4.2 配体在P2口袋 (39)3.3.5 构效关系分析 (39)3.4 结论 (40)第四章分子动力学模拟研究 (41)4.1 分子动力学模拟简介 (41)4.2 实验目的、材料和方法介绍 (41)4.2.1 实验目的 (41)4.2.2 实验材料 (42)4.2.3 实验方法 (42)4.3 分子动力学模拟结果分析 (42)4.4 分子动力学模拟研究结论 (45)第五章结论与展望 (46)参考文献 (47)发表文章情况说明 (53)致谢 (54)第一章文献综述1.1 背景介绍很多临床研究表明极低密度脂蛋白是冠状动脉疾病和突发性心脏病的一个。