凝血是人体循环系统应对外伤的主要应激反应,涉及一系列复杂的酶解激活过程。凝血级联反应一般通过内源性途径或外源性途径激活,再经过共同途径激活凝血酶,将纤维蛋白原催化为纤维蛋白,从而促进血液凝结。凝血因子X处于内源性凝血途径和外源性凝血途径进入共同途径的交汇点,是凝血过程中的关键一环,也是当前抗凝剂设计的一个热门靶点。利伐沙班(RIV)是一种直接口服抗凝血剂(DOAC),它靶向活化凝血因子X(FXa)。其与凝血因子Xa的S4口袋的疏水结合是其高亲和性、高特异性的原因。本研究通过生物信息学对比、分子动力学模拟和结合自由能计算分析了利伐沙班与凝血因子Xa的S4口袋关键残基Tyr99、Phe174和Trp215之间动态相互作用的细节。结果表明,S4口袋关键残基突变对疏水盒子完整性的破坏,是导致利伐沙班与凝血因子Xa结合不稳定的直接原因。其中Trp215侧链的疏水作用对抑制剂结合的作用较大,但对整体结构的影响短时间来看比较小。Tyr99虽然在结合自由能中贡献较小,但其突变可能导致99环所在结构域的整体构象变化,从而对于抑制剂或底物的结合特异性产生影响。而在Phe174Ala突变体中意外地发现了利伐沙班与凝血因子Xa结合的另一种模式——S1’S1,其需要Gln192和Gln61的动态运动以允许利伐沙班的吗啉酮端在离开S4口袋后转移到S1’袋中并形成较强的相互作用。总之,虽然同处S4口袋上述关键残基具有不同的作用。这些结果可对凝血因子Xa直接抑制剂的药物设计及其拮抗剂的开发提供一定的理论支持。