在药物的研究与开发中,基于理论计算的研究在通过能量区分天然态结构和decoy结构（与天然态结构相近的结构）方面发挥着越来越重要的作用。通过分子力学泊松-玻尔兹曼溶剂可及表面积（MM/PBSA）和分子力学伯恩-玻尔兹曼溶剂可及表面积（MM/GBSA）方法预测体系的结合自由能来将天然态结构判定为能量最低结构从而进行准确挑选,在理论上比大多数打分函数更加严谨,但是这种方法中面临的主要挑战是对熵贡献的准确计算。在本研究中,熵能量项通过相互作用熵（Interaction Entropy,IE）方法被添加到MM/PBSA和两种MM/GBSA模型中,并通过预测Bcl-2家族176个蛋白质-配体和蛋白质-蛋白质体系的结合亲和力,系统地评价了它们在识别天然态结构方面的性能。通过计算敏感性、特异性、准确性、马修斯相关系数（MCC）、G–mean和受试者工作特征（ROC）曲线等一系列统计指标表明在蛋白质-配体和蛋白质-蛋白质体系的结合自由能计算中增加用IE方法计算熵的贡献,各个指标的值均有增加,从decoy结构中挑选出天然态结构的能力显著提高。GB^HCT模型结合IE方法得到了最大的ROC曲线下面积（AUC）为0.97,表明该组合在所有方法中具有最优的性能。IE方法对PB模型的改进是最大的,使得AUC值增大了0.32。此外,IE方法对于蛋白质-蛋白质相互作用的能量修正比对蛋白质-配体相互作用的修正更为明显。目前的研究表明了IE方法在成功识别天然态结构方面的有效性,对合理的药物设计起着至关重要的作用。此外,本研究还采用了两组凝血酶-配体的复合物,总共10个由配体修饰（分别在P3和P2侧链修饰各得到5个）形成的体系研究了凝血酶与抑制剂的结合机制。实验结果表明,这些侧链的修饰增强了结合亲和力。并且,本研究在Polarized Protein-specific Charge（PPC）力场下结合新发展的IE方法,计算得到的结合自由能与实验值显示出很高的相关性。相反,用传统的正则模（Nmode）方法计算熵变得到的相关性较差。进一步对结合自由能和热点残基的能量进行了分解,两组体系中共同的热点残基包括Trp50、Leu96、Ile179、Asp199、Cyx201、Ser226、Trp227、Gly228和Gly230。同时发现静电能和范德华相互作用能的变化是导致结合能差异的主要因素。Leu96残基与配体的CH–π和CH–CH相互作用与配体侧链修饰引起的能量变化密切相关,而Asp199与配体之间的氢键提供了很强的静电相互作用,对结合自由能起着重要贡献。进一步,通过对B-factor、主成分分析和结合口袋体积的研究,从构象变化的角度解释了配体侧链修饰引起的结合亲和力变化的原因。研究表明,新发展的IE方法在预测结合自由能方面优于传统的Nmode方法,并强调了静电极化效应在分子动力学模拟中的重要性。此外,从能量和结构分析的角度揭示了不同结合位点修饰配体导致结合自由能变化差异的原因。