1、南開(kāi)大學(xué)博士學(xué)位論文農(nóng)藥分子與靶標(biāo)相互作用的計(jì)算化學(xué)研究姓名：余志紅申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：化學(xué)生物學(xué)指導(dǎo)教師：席真20070401摘要理論預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值的次序比較有些差別。這種差異性有助于我們預(yù)測(cè)突變位點(diǎn)所處的局部環(huán)境，區(qū)分不同突變位點(diǎn)上產(chǎn)生抗性的分子機(jī)制是否相同，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)可能存在的新的抗性機(jī)制。這種基于配體3DQSAR與受體突變之間的定量相關(guān)分析方法可以較為準(zhǔn)確地幫助我們理解靶酶結(jié)構(gòu)的變化對(duì)除草劑的敏感性，同時(shí)幫助我們預(yù)測(cè)靶酶作用過(guò)

2、程中蛋白質(zhì)殘基的構(gòu)象變化。利用這種方法，通過(guò)對(duì)生物活性小分子的QSAR以及靶酶定點(diǎn)突變研究，能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)生物活性小分子與靶酶的相互作用的關(guān)鍵點(diǎn)。這種研究方法首次將基于配體的3DQSAR結(jié)果用于研究受體突變后的抗性問(wèn)題，為研究抗性問(wèn)題指出了一種新思路和新策略。經(jīng)典QSAR研究建立在分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì)及活性這一信仰上。如果我們問(wèn)：什么決定分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)呢分子的電子結(jié)構(gòu)!所以說(shuō)，更接近化學(xué)本質(zhì)的應(yīng)該是分子的電子結(jié)構(gòu)決定分子的性質(zhì)。

3、DFT理論計(jì)算是目前描述分子電子結(jié)構(gòu)較為快速、精確的方法?？紤]到DFT計(jì)算的精確性、非主觀性及利于自動(dòng)化、規(guī)模化計(jì)算等特點(diǎn)，基于DFT的QSAR研究應(yīng)該是有發(fā)展前途的分子問(wèn)相互作用研究的方法。在DFTQSAR研究中，我們使用B3LYP交換相關(guān)泛函和631G(d)基組，在Gaussian03軟件中對(duì)45個(gè)磺酰脲化合物進(jìn)行了DFT量化計(jì)算，主要涉及到幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化、頻率計(jì)算、布居分析、分子不同電子云密度等勢(shì)面所包圍的體積計(jì)算等方面。從量化計(jì)算

4、結(jié)果中為每個(gè)化合物得到75個(gè)量化描述符，這其中包括我們自己提出的～種局域化的取代基電子云密度體積參數(shù)。經(jīng)過(guò)大量的MonteCarlo模擬退火的變量選擇之后，得到一個(gè)高質(zhì)量的DFTQSAR方程，其中各個(gè)參數(shù)的物理意義明確。該研究中我們從電子結(jié)構(gòu)層次上找出了磺酰脲化合物與AHAS酶相互作用過(guò)程中的關(guān)鍵元素，進(jìn)一步理解了其相互作用機(jī)理。同時(shí)所定義的直接表征空間體積效應(yīng)的量化描述符也得到成功應(yīng)用，彌補(bǔ)了量子化學(xué)參數(shù)應(yīng)用于QSAR分析中被公認(rèn)的“

5、不能直接表征空間體積效應(yīng)”缺陷。在MD研究中，我們從最新報(bào)道的擬南芥AHAS催化亞基與磺酰脲除草劑復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)出發(fā)。以磺酰脲分子為中心選取離其20A距離的所有殘基構(gòu)成MD研究體系，在MD模擬中對(duì)離其15A20A這一殼層中的殘基加上微弱的約束力。通過(guò)MD模擬和MD后期分析處理，包括熱力學(xué)穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、原子波動(dòng)性、氫鍵、結(jié)合自由能以及結(jié)合自由能的分解，我們發(fā)現(xiàn)W574L突變體與磺酰脲結(jié)合時(shí)，其復(fù)合物構(gòu)象與野生型復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)的構(gòu)象