【摘 要】
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作为RNA类病毒,流感病毒与新冠病毒都严重的威胁着人类的生命健康。如何有效抑制病毒入侵人体以及相应的药物开发仍是一个难题。了解病毒相关靶点和药物的相互作用是提高药物开发的基础,而采用分子动力学模拟对结合过程进行探究是目前相关工作的常用手段。神经氨酸酶是对流感病毒在人体内的传播起到了重要的作用,是抗流感病毒药物设计的关键靶点。通过阻断神经氨酸酶,可以有效的抑制子代病毒出芽,从而抑制病毒的繁殖。在神经
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作为RNA类病毒,流感病毒与新冠病毒都严重的威胁着人类的生命健康。如何有效抑制病毒入侵人体以及相应的药物开发仍是一个难题。了解病毒相关靶点和药物的相互作用是提高药物开发的基础,而采用分子动力学模拟对结合过程进行探究是目前相关工作的常用手段。神经氨酸酶是对流感病毒在人体内的传播起到了重要的作用,是抗流感病毒药物设计的关键靶点。通过阻断神经氨酸酶,可以有效的抑制子代病毒出芽,从而抑制病毒的繁殖。在神经氨酸酶-配体体系中往往有桥梁水分子存在。桥梁水分子可以分别与蛋白质和配体形成氢键,在蛋白质和配体间起到“桥梁”的作用,因此它在蛋白质和配体的结合中扮演了重要的角色。然而,桥梁水分子与神经氨酸酶和配体之间详细的结合机制仍不清楚。在这项研究中,使用分子动力学模拟和计算丙氨酸扫描(Alanine Scanning,AS)结合相互作用熵(Interaction Entropy,IE)方法研究了桥梁水分子对神经氨酸酶和两个配体(G20和G28)结合的影响。我们预测的结合自由能与实验值十分吻合,并且预测的结合自由能排序与实验值的能量排序也是完全一致。表明了我们计算方法的准确性。计算分析表明,桥梁水分子的存在有利于神经氨酸酶与配体的结合,增强了二者之间的结合自由能。引起这一现象的原因是桥梁水分子增强了结合位点处部分残基的能量贡献。因此,当体系中有桥梁水分子存在时,体系内的热点残基的数量也会增加。我们的研究预测到Leu134、Asp151、Arg152、Trp178、Ile222、Arg224、Glu227、Glu276、Glu277、Arg292和Tyr406是神经氨酸酶和配体相互作用时的关键残基。此外,氢键分析表明,桥梁水分子可以调节结合位点处的氢键网络,增加氢键的数量。这同时增强了复合物结构的稳定性,也是促进神经氨酸酶和配体结合的一个重要方式。这些研究结果为未来设计更有效的神经氨酸酶抑制剂提供了方向和思路。严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2(Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2,SARS-Co V-2)的爆发引起了全球大流行,对人类生命和健康造成了严重影响。同时病毒的传播导致了许多突变体的出现,给抗病毒药物的设计和开发带来了更加严峻的挑战。最近有研究发现一种名为Dalbavancin的药物可以与宿主细胞的血管紧张素转换酶(Angiotensin Converting Enzyme 2,ACE2)以高亲和力结合,从而阻断新冠病毒Spike蛋白与ACE2的相互作用,因此该药物可能是一种很有前景的抗新冠病毒药物。为此我们仍使用分子动力学模拟和结合自由能计算来探索Dalbavancin与ACE2高亲和力的来源。内部动力学分析表明Dalbavancin可以导致ACE2发生更强的相关运动,运动强烈的区域主要在ACE2的300-400号残基附近。能量计算表明,Dalbavancin与ACE2的结合亲和力远强于另外三个候选药物,原因可能来自于Dalbavancin与ACE2之间的重原子接触数量和热点残基数量均最多。这些结果和分析为抗新冠病毒药物的设计和开发提供了建设性的指导和建议,推动了病毒治疗的进展。
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