细胞周期蛋白依赖性激酶(Cyclin-dependentkinases,CDK)9是CDKs家族中的一员,与其他大多CDKs不同的是,它不直接参与细胞周期调控,而是与细胞周期蛋白CyclinT结合并激活,形成正性转录延长因子b(positive transcription elongation factor b,P-TEFb),继而磷酸化RNA聚合酶Ⅱ,从而参与基因转录的调控,因此,CDK9被认为是抗肿瘤、抗HIV、治疗心肌肥大以及炎症的潜在靶标。研究CDK9的选择性抑制剂不论是对阐明CDK9的生物学功能,还是对建立更安全有效的临床治疗方案都具有重要意义。然而,由于CDKs家族在ATP结合位点具有高度保守性,设计和研发CDK的选择性抑制剂一直是研究中的重点与难点。本文整合运用了多种分子模拟手段,在已报道的大量CDK9抑制剂及蛋白晶体结构基础上,尝试从多个角度来研究CDK9的选择性抑制剂。本论文主要包括以下四部分内容:第一章,先对蛋白激酶及CDK9的研究背景进行了综述,同时介绍了激酶抑制剂研究中涉及的主要分子模拟策略及方法,尤其对分子模拟在研究选择性激酶抑制剂的应用上进行了总结。第二章,通过虚拟筛选来获得新型CDK9抑制剂,并进一步从中寻找CDK9选择性抑制剂。首先,基于已知CDK9抑制剂建立了贝叶斯分类模型,并结合晶体结构揭示的受体-配体相互作用建立药效团模型,采用上述模型对Specs化合物库进行初筛,并通过分子对接进一步筛选,优选了 46个化合物进行生物活性评价。其中,8个分子在10-4M或10-5M水平下单浓度抑制率大于50%;化合物C-33对CDK9及CDK2的IC50值分别为0.22μmol/L和3.5 μmol/L,对CDK9表现出16倍的选择性。第三章,本章采用了多种分子模拟手段来研究CDK9的选择性抑制剂,包括:定量结构-选择性关系(quantitative structure-selectivity relationship,QSSR)、蛋白-蛋白相互作用及变构抑制作用研究。第一节,在已有抑制剂的CDK9/2选择性数据基础上,建立了对外部测试集具有良好预测能力的2D-QSSR模型,并结合描述符分析,初步阐释了特异性CDK9抑制剂的结构基础,为CDK9抑制剂的分子设计与结构优化提供了重要依据;第二节,从已知的一类可能阻断CyclinT1/Tat蛋白-蛋白相互作用(protein-proteininteractions,PPIs)的小分子出发,通过分子对接,在新解析的人源超延伸复合物(super elongation complex,SEC)晶体上确定了这类化合物可能的作用位点,再结合作用模式分析,对其中的活性化合物C3进行片段替换和筛选,以期通过PPI的研究,获得选择性CDK9抑制剂;第三节,通过分子模拟建立了 CDK9 DFG-out构象的3D结合腔模型,为后续2型抑制剂的分子设计和虚拟筛选提供了结构基础,并通过CDKs中2型抑制剂结合腔的氨基酸序列比对和三维结构比较,分析了 2型CDK抑制剂呈现选择性抑制作用的结构基础。第四章,采用分子模拟技术,分析了课题组前期合成的抗肿瘤单吲哚酮类化合物对CDK9抑制活性丧失的原因。此外,还进一步采用细胞流式和免疫生化手段,对单吲哚酮类化合物的抗肿瘤机制进行了初步探索。综上,本文充分整合利用了多种分子模拟手段对CDK9选择性抑制剂进行了研究,为今后亚型选择性CDK9抑制剂的发现与优化奠定了基础。