分子对接和基于结构的药物设计策略

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1、.题目分子对接和基于结构的药物设计策略姓名____________________学号____________________________专业________________________..分子对接和基于结构的药物设计策略摘要：药物研究已经成功地将丰富的分子建模方法应用于很多研究复杂的生物和化学体系的药物研究项目中。计算和实验策略的整合，在新的有前途的化合物的识别和开发中具有重要价值。分子对接是研究分子间（如配体和受体）相互作用并预测其结合模式和亲合力的一种理论模拟方法。近年来分子对接方法已成为计算机辅助药

2、物研究领域的一项重要技术，在数据库搜寻、组合库设计及蛋白作用研究方面得到了广泛发展。关键词：药物研究、分子建模方法、分子对接、计算机辅助药物、AutoDock1引言计算机辅助药物设计（computer-aideddrugdesign,CADD）是利用计算机化学基本原理，通过模拟药物与受体生物大分子的相互作用或通过分析已知药物结构与活性内在关系，合理设计新型结构先导化合物的药物设计方法。基于受体结构的药物设计(structure-baseddrugdesign，SBDD)是计算机辅助药物设计的重要分支，随着X-射线衍

3、射以及核磁共振等技术的发展，越来越多的生物大分子的三维结构被测定出来，SBDD也就更具现实意义。基于受体三维结构的药物设计方法有：全新药物设计(denovodrugdesign)和分子对接法(dock)，有人也将分子对接当作诸多全新药物设计方法中的一种。2分子对接2.1分子对接简介分子对接（moleculardocking）是通过研究小分子配体与受体大分子相互作用，预测其结合模式和亲和力进而实现基于结构的药物设计的一种重要方法。根据配体与受体作用的“锁钥原理”（lockandkeyprinciple），分子对接可以

4、有效地确定与靶受体活性部位空间和电性特征互补匹配的小分子化合物。分子对接法将小分子配体放置于受体的活性位点处，并寻找其合理的取向和构象，使得配体与受体的形状和相互作用的匹配最佳。在药物设计中，分子对接方法主要用来从小分子数据库中搜寻与受体生物大分子有较好结合性的小分子，进行药理测试，从中发现新的先导化合物。2.2分子对接理论2.2.1化学机理配体-受体相互作用有许多决定因素。当配体和受体充分接近，配体可以慢慢对接到受体的活性位点。这需要配体和受体的相互识别。这种识别可能由配体和受体之间的静电相互作用促成，然后被氢键

5、和范德华相互作用加强。结合时，水分子将被替换，当然有一些水分子可能会保留在接口部分影响到对接。此外，配体和受体的结合通常还伴随着整个蛋白质分子中部分原子的小范围移动。..配体-受体相互作用常常描述成焓-熵补偿，其中焓驱动紧密结合，熵驱动松弛结合。焓的驱动包括静电、氢键和范德华相互作用。熵驱动有几种产生原因，如配体-受体结合时伴随的熵减过程，包括平动熵和转动熵。此外，由于结合过程存在配体-受体相互作用和配体-溶剂、受体-溶剂相互作用之间的竞争。因此，配体和受体周围的溶剂对于他们的结合也有非常重要的影响，通常在极性溶液

6、和非极性溶液中配体和受体受到的亲和力有着很大的差异。另外，离子强度和环境的pH值会影响受体和配体之间的静电相互作用，从而影响配体-受体的相互结合。2.2.2分子表征(Molecularrepresentation)方法分子表征方法一般分为3种：原子表征法(atomicrepresentation)、表面表征法(surfacerepresentation)和网格表征法(gridrepresentation)。原子表征法是通过函数计算分子相互作用，此种表征方法最准确，但是计算复杂且耗时长，常常被用在分子对接最后的排序过

7、程。在大分子间的对接算法中，多用分子表面表征方法。与原子表征相比，表面表征极大降低了计算复杂度，并提高了运算速度。网格表征法是分子对接中各参数预处理的计算方式，先将受体结合位点区域划分为网格，在网格点上存储受体的理化性质，因此计算时不用累读数据，从而能够极大提高运算速度，但准确性不及前两种方法。2.2.3对接机制分子对接机制大致可分为3类：①刚性对接机制：对接过程中，假设整个体系(受体与配体)的构象不发生变化。这种简化机制比较适合大分子之间的对接，具有计算速度较快的优点。②柔性对接机制：对接过程中，受体与配体构象都

8、可自由变化。这种机制最能精确计算对接结果，但由于搜索空间太大，导致计算时间过长，效率较低。③半柔性对接机制：对接过程中，假定受体为刚性，结构不发生变化，配体则具有一定柔性。该方式比较适合处理小分子和大分子间的对接，为目前分子对接方法中较为常用的一种方法。2.2.4分子对接构象搜索方法分子对接的目的是找到底物分子和受体分子的最佳结合位置。因此，分子对接面临的最