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获得性免疫缺陷综合症,又称艾滋病(AIDS),是由人类免疫缺陷病毒HIV所引起的一类严重危害人类生命健康的重大疾病。目前应用于临床的抗艾滋病药物虽然能减缓病程进展,延长患者寿命,但却具有毒副作用大、易产生抗药性等特点;同时不能彻底地将患者体内的HIV病毒潜伏库清除,这也是造成目前为止艾滋病仍然无法完全治愈的根本原因。
“免疫活化疗法”是一种通过外界刺激的免疫调节,促使潜伏的病毒转录和复制,从而促进HIV病毒的清除的治疗策略。锌指抗病毒蛋白ZAP作为存在于人体的与逆转录病毒相关的宿主抗病毒因子,是机体抵抗HIV病毒的天然防线。ZAP的作用机制是在病毒完成转录后的翻译阶段,结合细胞质的病毒mRNA并使其发生降解。这类宿主抗病毒因子的存在,一定程度上帮助病毒实现了它们在细胞中的长期低水平的潜伏复制,即病毒潜伏库的形成。因此,如果能够将ZAP的活性抑制,就可以启动“免疫活化疗法”,进而完全将HIV病毒潜伏库清除,从而实现治愈AIDS的目的。基于上述理论依据,为了寻找一种能够彻底清除HIV病毒的治疗方法,本课题以抗HIV潜在药物靶标ZAP的小分子抑制剂的设计作为研究方向。
由于ZAP目前没有已见报道的小分子抑制剂,而基于受体的药物设计也是计算机辅助药物设计的重要组成方法。本文以鼠源ZAP(RZAP)的晶体结构为基础,通过已有的文献报道和药物设计软件Discovery Studio的相关模块确定了活性位点,并对RZAP进行了高通量的类药性分子数据库的虚拟筛选,得到了十余种候选化合物进行活性测试。在测试过程中,发现了候选化合物对RZAP和人源ZAP(HZAP)这两个靶点具有选择性,因此,为了能够准确得到作用于HZAP的小分子抑制剂,我们以鼠源ZAP为模板,通过同源建模的方法构建了HZAP的蛋白模型,并用动力学模拟的方法对模型进行优化。构建好的HZAP蛋白模型被应用于后续的实验研究,我们基于RZAP和HZAP同时进行了新一轮的数据库搜索和药物全新设计。通过数据库的搜索,我们发现了一个对HZAP表现出较高抑制活性的小分子化合物JNH6;通过全新药物设计,我们发现了两个对HZAP表现出较高抑制活性的小分子化合物C9和C10,并在C9和C10的结构基础上通过“碎片生长法”和“基于子结构搜索的分子对接”发现了一系列可用于进一步活性研究的新的候选抑制剂分子。