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富含亮氨酸重复片段的激酶2（Leucine-rich repeat kinase 2,LRRK2）能调节微管稳定性,参与免疫细胞的成熟和炎症反应,在突触形态、细胞骨架的形成中起重要作用。LRRK2是一个含六个结构域的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,它的多处氨基酸突变和帕金森病（Parkinson’s disease,PD）密切相关,是常染色体显性PD遗传最常见的原因。特别是位于激酶结构域中G2019S突变,会使其激酶活性升高3-4倍,导致多巴胺能神经元损伤,大大增加PD的发病风险。而LRRK2激酶抑制剂可保护神经元免受G2019S突变诱导的神经变性,阻断G2019S突变型LRRK2神经元中增加的α-突触核蛋白的聚集,抑制包涵体的形成,减缓疾病的进展。因此LRRK2被认为是一个新的非常有潜力的治疗PD的靶点。目前G2019S突变对LRRK2激酶结构的影响以及突变导致激酶持续激活的分子机制尚未明确。另外在研的LRRK2抑制剂普遍存在肝肾毒性大、选择性差、不良反应多等副作用,仍然没有上市的LRRK2抑制剂。因此急需发现骨架新颖,对野生型和突变型都有抑制作用的LRRK2抑制剂。论文第一章总结了LRRK2的生物学功能、结构、常见致PD突变及LRRK2抑制剂的研究进展,然后简单介绍了本论文所用的同源模建、虚拟筛选、分子对接及分子动力学模拟方法。论文第二章应用加速分子动力学模拟方法（accelerated molecular dynamics,AMD）研究了常见致病性G2019S突变对LRRK2激活环和DYG基序的影响,探究突变造成的激酶构象变化。由于LRRK2激酶结构域的晶体结构尚未解析,我们首先采用同源模建方法构建了LRRK2激酶结构域的三维结构。之后通过分子动力学模拟,我们发现,野生型DYG基序具有更大的构象柔性,G2019S突变使得DYG基序通过更多更稳定的氢键作用使激酶更稳定于DYG-in的构象。论文第三章通过虚拟筛选方法结合生物活性评价,来发现新型的LRRK2抑制剂。基于Glide半柔性分子对接的虚拟筛选方法,经过三个精度的逐级筛选,最终从Chemdiv、Specs数据库中挑选了28个化合物进行激酶抑制活性实验。激酶抑制活性实验分两步:首先,在100μM化合物浓度下初步评价28个化合物对突变型G2019S激酶的抑制效果,得到6个抑制率在50%以上的活性化合物。然后测定这6个化合物抑制野生型和G2019S突变型激酶的的半数抑制浓度(IC50),我们发现其中两个骨架新颖的化合物LY2019-005和LY2019-006可作为潜在的LRRK2激酶抑制剂,其对野生型和突变型激酶的IC50分别是424nM,378nM和1526nM,1165nM。论文第四章应用分子动力学模拟方法,对虚拟筛选得到的化合物LY2019-005及对照药LRRK2-IN-1和LRRK2激酶的作用机制进行研究。结合体系平衡分析、氢键分析、MM-GBSA结合自由能计算、残基能量分解、作用模式分析等分析方法总结了I型抑制剂与LRRK2的相互作用模式。结果发现抑制剂结合在p-loop区、铰链区和催化loop区形成的疏水空腔中,占据ATP结合口袋,能与铰链区ALA1950形成氢键相互作用,与p-loop区PHE1890有π-π相互作用。其中与激酶铰链区形成氢键相互作用是高抑制活性的关键。得到的结果可以为进一步设计有效的LRRK2激酶抑制剂提供重要的理论指导。综上所述,本论文首先基于加速分子动力学模拟揭示了LRRK2致病性G2019S突变导致的结构变化。然后基于分子对接的虚拟筛选方法结合生物活性评价手段,发现了两个具有较高活性的LRRK2抑制剂,并通过分子动力学模拟的方法进一步分析了小分子抑制剂与LRRK2的相互作用机制。得到的结果可以为今后基于LRRK2抑制剂的药物发现提供候选化合物和重要的理论指导。