分子对接
采用分子对接技术研究化合物1与受体PARP1的结合模式(图1)。
图1.化合物1的化学结构
2.计算方法
从RCSB Protein Data Bank(http://www.rcsb.org)下载PARP1的X-ray晶体结构(PDB 编号:4RV6,分辨率:3.19 Å),以第一个构象作为受体结构。
[1].采用UCSF Chimera软件建立化合物1的三维结构,并进行能量优化。
[2,3].采用Dock Prep模块添加氢原子,并分别添加AMBER ff14SB力场和AM1-BCC电荷。采用Chimera中的DMS工具以半径为1.4 Å的探针生成受体的分子表面。
[4,5].X-ray晶体结构显示有1个合理的结合位点,对于该结合位点,使用sphgen模块生成围绕活性位点的球状集合(Spheres),使用Grid模块生成Grid文件,该文件用于基于Grid的能量打分评价。采用DOCK6.7程序进行半柔性对接(semi-flexible
docking),生成10000个不同的构象取向(orientation)以及获得配体分子与结合位点的静电和范德华相互作用,并由此计算得到Grid打分。通过聚类分析(RMSD
阈值为2.0Å),得到打分最佳的构象。
[6].最后,采用PyMOL生成图片。
3.计算结果
A.结合构象打分
采用DOCK6.7程序预测化合物1在PARP1中的结合模式,保留最多20个结合构象。计算结果表明,结合位点均有多个对接构象,其打分情况如下(表1)。根据打分和结合模式选取第二个对接构象进行结合模式分析。
表1.化合物1与受体PARP1的对接打分(单位:kcal/mol)
Compound | Pose | Grid Score | Grid_vdw | Grid_es | Int_energy |
AG14361 | 1 | -58.413887 | -57.743397 | -0.670492 | 6.865056 |
2 | -55.357056 | -53.782494 | -1.574563 | 5.41468 | |
3 | -55.327587 | -55.685509 | 0.35792 | 5.660656 |
B.结合模式分析
化合物1七元环上的酰胺羰基氧原子与氨基酸残基Ser904和His862形成氢键相互作用;同时,酰胺氮原子与Gly863形成了3.33
Å的氢键相互作用。这为化合物的结合锚定了方向并提供了一定的静电力贡献(Grid_es = -1.574563 kcal/mol)。
苯并咪唑的两个环与Tyr90之间形成P型π-π堆积作用,芳环中心距离分别为4.21 Å和4.93
Å;侧链苯环与Tyr896之间形成T型π-π堆积作用,芳环中心距离为5.47
Å。同时,化合物还与残基Tyr889、Tyr896、Tyr907和Glu998之间形成疏水作用,疏水作用和π-π堆积作用为化合物提供了强大的范德华力(Grid_vdw
= -53.78 kcal/mol)。
综上,化合物1与蛋白PARP1的相互作用以π-π堆积和疏水作用为主,并通过氢键作用锁定结合取向。
图2.化合物1与蛋白的结合模式图
(详细描述见《图例说明》)
参考文献:
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[3].Araz Jakalian, David B.Jack, and Christopher I. Bayly. Fast,
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[5].Sudipto Mukherjee, Trent E. Balius, and Robert C. Rizzo. Docking
validation resources: Protein family and ligand flexibility experiments.
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2010.
[6].Schrödinger,LLC.The PyMOL molecular graphics system, version 1.8,2015.