论文部分内容阅读
转化生长因子β（transforming growth factor-β,TGF-β）是一种细胞因子超家族,具有促使细胞生长和转化的功能。TGF-β在人体中扮演着肿瘤促进因子的角色,可加速组织纤维化和细胞外基质沉积的进程,对人体的免疫系统造成破坏,刺激血管生成,促进上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transition,EMT）。因此,能切断TGF-β的信号传导通路的抑制剂在肿瘤诊疗和抗纤维化诊疗等多个领域中具有广泛的应用前景。ALK5是TGF-β的蛋白受体,由于ALK5在TGF-β的信号传导途径中起着关键的作用,在癌症治疗和抗组织纤维化过程中,它被看作是医治这些疾病的关键靶点。p38丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase,p38 MAPK）和ALK5的蛋白序列具有高度同源性,所以对ALK5具有抑制活性的小分子在抑制ALK5的时候也可能会对p38 MAPK产生一定程度的抑制作用。但是,这些抑制剂对p38 MAPK抑制作用究竟是会发挥出双靶点的抑制作用,还是会导致该类药物的毒副作用,目前尚未见文献报道。因此找到选择性强的ALK5抑制剂十分重要。近年来一系列的ALK5小分子抑制剂已经问世,然而这些小分子抑制剂与蛋白相互作用的机制尚未阐明。本文通过二维定量构效关系（2D-quantitative structure-activity relationship,2D-QSAR）、分子对接（Molecular docking）、分子动力学模拟（Molecular dynamics simulation）和结合自由能计算等方法,研究了抑制剂与蛋白激酶ALK5的相互作用机制。在定量构效模型研究中,本文使用相关系数r2、外部验证相关系数r2test、抽一法交互验证系数q2LOO等预测2D-QSAR模型的拟合程度,预测能力和鲁棒性。经过计算,本文得到的两个定量构效模型的抽一法交叉验证系数q2LOO分别为0.571和0.629,外部验证相关系数r2test分别为0.703和0.764。这些系数的值证明本文预测得到的2D-QSAR模型是合理有效的。此外,在结合自由能计算中,通过分子力学/广义波恩表面积方法（Molecular Mechanics/Generalized Born Surface Area,MM/GBSA）计算得到的结合自由能的排序与实验结果是一致的。在对结合自由能的分析中,我们发现范德华能量项对小分子配体与蛋白的结合影响最为显著,并确定了氨基酸残基Val219、Lys232、Tyr282、His283、Leu340和Asp351能与抑制剂形成较强的相互作用。这些结果都为进一步设计活性和选择性更强的ALK5抑制剂提供了理论基础。