正文 基於分子模擬技術發現潛在中藥煙酸受體激動劑(2 / 3)

2.2 煙酸受體三維結構模型的構建

序列比對結果顯示,牛視紫紅質受體(PDB代碼1L9H)具有相對較高的序列相似度(similarity,40.7%)和一致性(identity,18.2%)。以1L9H為模板,利用Modeller通過模型建立、Loop優化,得到初級三維模型。再應用DS進行逐級能量最小化,得到最終三維模型。使用DS中Ramachandran plot評估模式考查所有氨基酸殘基骨架的二麵角分布,並通過程序生成的Ramachandran圖來表示。其中,綠色點為構象合理的氨基酸,分布較廣;紅色點為構象不合理的氨基酸,代表可能的建模錯誤區,分布較少,說明得到的煙酸受體模型氨基酸二麵角結構比較合理。

2.3 分子對接分析

2.3.1 煙酸受體活性位點設定 基於分子對接的

虛擬篩選中,最重要的是設定受體對接區域和活性氨基酸位點。已有研究表明[12],GPR 109A中Arg 111和Arg 251可以與羧基相互作用,Asn 171,Ser 179,Lle 254及His 259可與煙酸分子其他部位產生非鍵相互作用。

本研究先利用DS自動尋找GPR109A受體中存在的14個可能結合口袋,然後分別與文獻提供的活性氨基酸殘基進行疊合,發現活性口袋Site 2能夠涵蓋除His 259以外的所有活性氨基酸殘基,所以選擇Site 2作為結合口袋。

以煙酸分子對接GPR 109A驗證同源模建及活性口袋選擇的可靠性,生成的配體-蛋白相互作用二位平麵圖。羧基上羥基氧(O)與Arg 111和Arg 251產生電荷相互作用,吡啶環上N及羧基上羰基O分別與Arg 111和Ser 179形成氫鍵作用,吡啶環與Arg 251形成π-π相互作用。其他非鍵相互作用涉及的氨基酸。該結果與已有研究結果對應[12],證明同源模建蛋白結構及活性口袋選擇的合理性。

2.3.2 中藥小分子庫與GPR 109A對接結果分析 將中藥小分子庫中的分子依次與GPR 109A進行全柔性對接,選取打分函數LibDockScore 和-CDOCKER_ENERGY的打分值均大於煙酸(LibDockScore煙酸=61.89;-CDOCKER_ENERGY煙酸=21.86)的化合物作為候選激動劑,對其中雷公藤酸、纈草堿與蛋白的相互作用進行分析舉隅。

雷公藤酸、纈草堿與受體生成的配體-蛋白相互作用二位平麵圖。雷公藤酸中O分別與Arg 251和Ser 247形成氫鍵作用,與煙酸-GPR 109A作用位點類似,表明以上篩選出的中藥活性成分具有與煙酸具有相似藥理作用,並可作用於GPR 109A,是潛在的煙酸受體激動劑。纈草堿中O及氮(N)分別與Arg 111形成氫鍵作用,雜環與Arg 111及Phe193形成π-π相互作用。與煙酸相比,纈草堿與受體形成氫鍵數目較少,但實驗結果表明其打分值較煙酸高,分析其原因可能是:成鍵能力除與原子外層未成鍵電子數量有關外,還與分子空間結構(如鍵的空間取向及分子內氫鍵等)有關。因此,纈草堿的降脂活性強弱需要進一步實驗驗證。

3 討論

本研究通過分子模擬技術的綜合應用,篩選獲得11個潛在的中藥煙酸受體激動劑,來源於8味中藥。其中,纈草、檳榔、草蓯蓉已有實驗驗證確有降脂功效。

司曉芸等[13-14]研究表明纈草提取物能抗脂質過氧化及調節血脂,改善高脂大鼠腎間質纖維化。高脂大鼠接受纈草油治療後,低密度脂蛋白和總膽固醇較高脂組明顯下降,伴血肌酐和尿蛋白明顯降低。在血脂和腎功能改善同時,腎小管上皮細胞巢蛋白表達明顯減少,其改善作用較臨床常用降脂藥辛伐他汀更顯著。

袁列江等[15]研究表明檳榔提取物能夠極顯著降低實驗動物的甘油三酯、血清總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇濃度以及動脈硬化指數,可以顯著提高其的血清高密度脂蛋白膽固醇濃度。檳榔提取物能夠顯著降低實驗動物的冠心病發病率及危險性。鄭誌民[16]以檳榔堿(5,10 mg·kg-1)處理胰島素抵抗SD大鼠4周後,顯著性升高胰島素抵抗大鼠的胰島素敏感指數,顯著性減少內髒脂肪含量,減小內髒和皮下脂肪細胞的體積。

金成海[17]通過建立動脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)動物模型,發現草蓯蓉(boschniariarossica,BR)具有抗AS的作用。尹學哲[18]發現草蓯蓉高劑量幹預可明顯降低兔高脂血症模型的TG,TC和LDL-C指標水平,提示草蓯蓉對實驗性高脂血症兔血脂代謝有良好的調節作用。

雷公藤酸的來源中藥雷公藤為中國植物圖譜數據庫收錄的有毒植物,其毒性為全株有毒,可致泌尿係統、生殖係統、免疫係統等損傷[19]。但筆者認為,本研究表明雷公藤酸與煙酸具有相似的藥理作用,故可據此開展藥理學、毒理學相關工作,對其結構加以修飾,助力於高脂血症臨床新藥的研發。

4 結論

本文以生物電子等排、片段搜索和類藥五原則初篩中藥化學成分數據庫中可能與煙酸有相似藥理作用的中藥成分,結合全柔性分子對接進一步篩選潛在的煙酸受體激動劑。實驗結果可部分證明本研究所用的分子模擬技術聯用的可行性,也為從中藥中提取新的煙酸受體激動劑、改善高脂血症用藥現狀提供了依據和指導。

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