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摘要：本论文利用分子对接方法对于两面针中乙酰胆碱酯酶的抑制剂进行了筛选。结果表明，两面针中多个成分对于乙酰胆碱酯酶具有抑制作用，其中抑制作用最强的化合物8能够以疏水作用和氢键相互作用与乙酰胆碱酯酶结合。此外，我们发现把化合物5中的甲氧基修饰成羟基，能够显著提高其对乙酰胆碱酯酶的抑制作用。
关键词：两面针；乙酰胆碱酯酶；分子对接
引言
两面针Zanthoxylumnitidum（Roxb.）DC.又名入地金牛、蔓椒、双面针、双背针等，系芸香科花椒属藤本植物，主要分布于我国浙江、福建、广东、广西、海南、四川等地。两面针的化学成分和药理作用已有报道[1]含有多种化学成分，主要为生物碱、香豆素和木脂素。在民间两面针常用于治疗牙痛、神经痛、胃痛、咽喉肿痛、风湿性关节炎痛等多种病症。许多生物碱类成分对于乙酰胆碱酯酶都具有一定的抑制作用[2]。分子对接方法能够相对准确的预测不同化合物对于乙酰胆碱酯酶的抑制活性[3]。因此，本论文采用分子对接方法对于两面针的部分成分对于乙酰胆碱酯酶的抑制作用进行了研究，并探讨了化学修饰对于其活性的影响，为进一步的实验研究奠定了基础。
1. 对接计算方法
1.1 配体分子和受体的结构
从文献中确定两面针中已知10个化合物的结构，画出配体平面结构，用openbabel软件把平面结构转成三维结构。然后Autodock Tool 软件对配体结构转成Autodoc文件格式（pdtqt）用于对接计算。从蛋白质结构数据库中（www.pdb.org）中下载乙酰胆碱酯酶的晶体结构（1ACJ.pdb），用Autodock Tool软件去除其中的结晶水，加极性氢原子和原子电荷，保存成pdbqt格式，供对接计算使用。
1.2 对接方法
利用Autodock软件完成乙酰胆碱酯酶与10个化合物的对接，活性位点设定为以（2.78，64.38，67.97）中心，边长为25埃的立方盒子。其余参数均为缺省值，根据分子对接结果，选择结合自由能最低構象，为最终对接结果。
2. 结果与讨论
2.1 对接结果
，这10个化合物与乙酰胆碱酯酶都具有一定的亲和力，结合能处于-7.8～-9.6千卡/摩尔，说明两面针的多个组分对于乙酰胆碱酯酶都具有一定抑制作用。其中，化合物8、10、1的活性较强，结合能分别为-9.6，-9.5和-9.1千卡/摩尔。为了进一步明确，化合物的活性与其结构的关系，我们对化合物8与乙酰胆碱酯酶的作用模式进行了分析。经分析可以看出，化合物8中的平面环结构可以活性位点的His440、Phe330、Trp432和Tyr442等残基所构成的疏水空腔，形成疏水相互作用。同时其中所包含的两个羟基，可以与Trp84、Ser122和Gly117形成多重氢键相互作用。说明化合物8的活性是疏水相互作用和亲水相互作用综合作用的结果。
2.2 化合物修饰物的活性
天然产物是新药研发的重要资源，现有的临床药物大约60%都直接或间接的来自于天然产物。通过对天然产物进行定向修饰，来提高药物的活性是新药开发的重要手段和途径。为此，我们探讨了对于天然产物进行简单修饰后，其对乙酰胆碱酯酶抑制能力的影响。通过上面的分析，我们发现氢键相互作用对于化合物对乙酰胆碱酯酶的抑制能力具有重要影响。因此，我们把化合物10、8、5中的醚键中的甲基替换成氢原子，变成容易形成氢键的羟基，并利用分子对接方法探讨了其活性变化情况。从表2中可以看出，对于化合物10和8的修饰物10a和8a，其对乙酰胆碱酯酶的结合能与原化合物相比几乎没有变化，说明这种修饰对这两种化合物意义不大。而对于化合物5，其修饰物5a活性也没有多大变化，结合能仅比化合物5低了0.1千卡/摩尔。而化合物5的另一修饰物5b，则结合能为-10千卡/摩尔，比化合物5要低了近1千卡/摩尔。
在研究过程中我们比较了化合物5和5a与乙酰胆碱酯酶结合模式，结果表面两个化合物在与乙酰胆碱酯酶的结合构象接近完全重合。与化合物5中的甲氧基相比，5a中的羟基作为氢键的受体和供体可以分别与附近的Tyr130和Glu199形成两个氢键。这是化合物5a比5活性更强的原因。
3. 结论
本论文利用分子对接的方法，研究两面针中的部分组分对于乙酰胆碱酯酶的抑制作用。结果表明，两面针中的多个成分对于乙酰胆碱酯酶具有一定的抑制作用，其作用力包括疏水相互作用和氢键相互作用。通过对化合物10、8、5进行简单修饰，我们发现当把化合物5中的甲氧基修饰成羟基后，后者可以通过氢键相互作用，提高对乙酰胆碱酯酶的亲和力。
参考文献：
[1]姚荣成，胡疆；两面针化学成分及其药理活性研究概况. 药学实践杂志[J]，2004，22（5）：264-267.
[2]杨中铎，赖东海，张东博，杨明俊；具有乙酰胆碱酯酶抑制活性的总生物碱提取物的筛选，中医药学报[J]，2011，39（3）：71-75.
[3]郑清川，楚慧郢，牛瑞娟，孙家锺；人类乙酰胆碱酯酶与抑制剂小分子的对接研究，中国科学·化学[J]，2009，39（11），1454-1460.
辽宁省省教育厅科研课题（L2011167）、辽宁省省级大学生创新创业课题（201210162018）。
作者简介：史锐，男，副教
关键词：两面针；乙酰胆碱酯酶；分子对接
引言
两面针Zanthoxylumnitidum（Roxb.）DC.又名入地金牛、蔓椒、双面针、双背针等，系芸香科花椒属藤本植物，主要分布于我国浙江、福建、广东、广西、海南、四川等地。两面针的化学成分和药理作用已有报道[1]含有多种化学成分，主要为生物碱、香豆素和木脂素。在民间两面针常用于治疗牙痛、神经痛、胃痛、咽喉肿痛、风湿性关节炎痛等多种病症。许多生物碱类成分对于乙酰胆碱酯酶都具有一定的抑制作用[2]。分子对接方法能够相对准确的预测不同化合物对于乙酰胆碱酯酶的抑制活性[3]。因此，本论文采用分子对接方法对于两面针的部分成分对于乙酰胆碱酯酶的抑制作用进行了研究，并探讨了化学修饰对于其活性的影响，为进一步的实验研究奠定了基础。
1. 对接计算方法
1.1 配体分子和受体的结构
从文献中确定两面针中已知10个化合物的结构，画出配体平面结构，用openbabel软件把平面结构转成三维结构。然后Autodock Tool 软件对配体结构转成Autodoc文件格式（pdtqt）用于对接计算。从蛋白质结构数据库中（www.pdb.org）中下载乙酰胆碱酯酶的晶体结构（1ACJ.pdb），用Autodock Tool软件去除其中的结晶水，加极性氢原子和原子电荷，保存成pdbqt格式，供对接计算使用。
1.2 对接方法
利用Autodock软件完成乙酰胆碱酯酶与10个化合物的对接，活性位点设定为以（2.78，64.38，67.97）中心，边长为25埃的立方盒子。其余参数均为缺省值，根据分子对接结果，选择结合自由能最低構象，为最终对接结果。
2. 结果与讨论
2.1 对接结果
，这10个化合物与乙酰胆碱酯酶都具有一定的亲和力，结合能处于-7.8～-9.6千卡/摩尔，说明两面针的多个组分对于乙酰胆碱酯酶都具有一定抑制作用。其中，化合物8、10、1的活性较强，结合能分别为-9.6，-9.5和-9.1千卡/摩尔。为了进一步明确，化合物的活性与其结构的关系，我们对化合物8与乙酰胆碱酯酶的作用模式进行了分析。经分析可以看出，化合物8中的平面环结构可以活性位点的His440、Phe330、Trp432和Tyr442等残基所构成的疏水空腔，形成疏水相互作用。同时其中所包含的两个羟基，可以与Trp84、Ser122和Gly117形成多重氢键相互作用。说明化合物8的活性是疏水相互作用和亲水相互作用综合作用的结果。
2.2 化合物修饰物的活性
天然产物是新药研发的重要资源，现有的临床药物大约60%都直接或间接的来自于天然产物。通过对天然产物进行定向修饰，来提高药物的活性是新药开发的重要手段和途径。为此，我们探讨了对于天然产物进行简单修饰后，其对乙酰胆碱酯酶抑制能力的影响。通过上面的分析，我们发现氢键相互作用对于化合物对乙酰胆碱酯酶的抑制能力具有重要影响。因此，我们把化合物10、8、5中的醚键中的甲基替换成氢原子，变成容易形成氢键的羟基，并利用分子对接方法探讨了其活性变化情况。从表2中可以看出，对于化合物10和8的修饰物10a和8a，其对乙酰胆碱酯酶的结合能与原化合物相比几乎没有变化，说明这种修饰对这两种化合物意义不大。而对于化合物5，其修饰物5a活性也没有多大变化，结合能仅比化合物5低了0.1千卡/摩尔。而化合物5的另一修饰物5b，则结合能为-10千卡/摩尔，比化合物5要低了近1千卡/摩尔。
在研究过程中我们比较了化合物5和5a与乙酰胆碱酯酶结合模式，结果表面两个化合物在与乙酰胆碱酯酶的结合构象接近完全重合。与化合物5中的甲氧基相比，5a中的羟基作为氢键的受体和供体可以分别与附近的Tyr130和Glu199形成两个氢键。这是化合物5a比5活性更强的原因。
3. 结论
本论文利用分子对接的方法，研究两面针中的部分组分对于乙酰胆碱酯酶的抑制作用。结果表明，两面针中的多个成分对于乙酰胆碱酯酶具有一定的抑制作用，其作用力包括疏水相互作用和氢键相互作用。通过对化合物10、8、5进行简单修饰，我们发现当把化合物5中的甲氧基修饰成羟基后，后者可以通过氢键相互作用，提高对乙酰胆碱酯酶的亲和力。
参考文献：
[1]姚荣成，胡疆；两面针化学成分及其药理活性研究概况. 药学实践杂志[J]，2004，22（5）：264-267.
[2]杨中铎，赖东海，张东博，杨明俊；具有乙酰胆碱酯酶抑制活性的总生物碱提取物的筛选，中医药学报[J]，2011，39（3）：71-75.
[3]郑清川，楚慧郢，牛瑞娟，孙家锺；人类乙酰胆碱酯酶与抑制剂小分子的对接研究，中国科学·化学[J]，2009，39（11），1454-1460.
辽宁省省教育厅科研课题（L2011167）、辽宁省省级大学生创新创业课题（201210162018）。
作者简介：史锐，男，副教