基于计算机辅助设计优化降血压肽的研究

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血管紧张素转化酶(ACE)抑制剂是目前用于预防治疗高血压的重要药物之一。二肽和三肽作为ACE抑制肽(ACEIP)能被消化道直接吸收并对正常人没有降压作用。故本文以二肽、三肽为研究对象,借助分子对接、ADME预测和QSAM等计算机辅助设计的方法寻找ACE抑制活性更高、药代动力学性质更好及苦味更低的降血压肽。取得结果如下: (1)分子对接方面从ACE的X晶体衍射结构出发,借助SYBYL8.0中CombiLibMaker模块分别构建的二肽、三肽的组合库,并用Surflex—Dock模块将选取的ACE三维X晶体衍射结构分别与二肽三肽组合库进行分子对接,筛选出活性较高的活性肽。对接结果表明,对接打分与1gIC50之间存在一定的线性关系(二肽:R2=0.2077、三肽:R2=0.1506),说明对接结果在一定程度上可以表征小肽对ACE的抑制强度。选取总体样本中打分靠前的20%的分子(80个二肽和1600个三肽)并对其氨基酸组成进行了分析。 (2)ADME性质预测方面将分子对接中得到的打分最高的前80个二肽和1600个三肽进行ADME性质预测。由VolSurf模块分析得二肽分子和三肽分子的各项ADME性质与临床一线降压药物赖诺普利和卡托普利非常相似:均不能通过血脑屏障;二肽分子均有较好的溶解性,三肽分子由于分子量较大溶解性大部分分布在中、高两个区间内;小肽分子均不能被动透过细胞膜,需要载体的介导:生物制药学分类模型可以直观看出小肽分子都具有较高的溶解性和低渗透性,可以被用作药物候选物;小肽分子和血清白蛋白的结合能力都比较差;小肽分子大多分布在血液中(VD<1.6 L/Kg),这有利于药物分子与血管内壁细胞上的ACE酶相互作用;小肽的CYP3A4代谢稳定性高,无毒副作用。这些性质都说明所选二肽和三肽适合作为降血压的候选药物。 (3)定量序效模拟(QSAM)方面分别应用3—z标度(3—z scale)和5—z标度(5—z scale)两种方法对ACE抑制二、三肽的序列和活性之间的关系进行研究。结果表明,3—z标度和5—z标度两种模型预测结果基本具有一致性,并创造性的用图表的形式表示了各个位置上个氨基酸对ACE抑制活性的贡献大小。使用了3—z标度和5—z标度两种描述符对ACE抑制二肽和三肽进行建模,相比3—z标度的建模,二肽的5—z标度模型的质量稍高,而三肽的5—z标度模型的质量则较低。通过对ACE抑制二肽和三肽的变量投影重要性分析表明:扩展的第四个(z4)和第五个(z5)变量对模型质量的提高有重要的贡献,但同时对样本处理带来较大的噪音。用3—z标度的方法研究了苦味二肽的序列和苦味之间的关系,并对二肽的苦味和ACE抑制活性之间存在的关系进行了探讨。肽的ACE抑制活性与苦味活性间的关系分析表明,良好的ACE抑制活性和高苦味活性具有较强的正相关趋势,ACE抑制活性越高,相应的其苦味活性也越高。ACE抑制活性和苦味活性都处于中等程度的二肽在一定程度上能同时满足降压效果和口感的要求,有IR,VR,LR,MR,IK,FR,LK,YR,FK,IN,IH,WK,LN,LH,TY,KY,GW,FN,AY,FQ,QY和WE等22个二肽。
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