一种基于决策树判别环境中化合物对非洲爪蟾是否具有雌激素效应的方法技术

一种基于决策树判别环境中化合物对非洲爪蟾是否具有雌激素效应的方法，包括步骤：对非洲爪蟾雌激素受体蛋白ERβ进行同源建模及评价；运用分子模拟软件DS获取化合物的物理参数，以及化合物对小鼠、非洲爪蟾的结合能，分析小鼠-化合物的结合能与非洲爪蟾-化合物的结合能的线性关系；通过化合物对小鼠的物理参数和结合能建立化合物对小鼠有无雌激素效应的决策树；利用小鼠和非洲爪蟾结合能之间的线性关系，构建化合物对非洲爪蟾有无雌激素效应的决策树。本发明专利技术适用范围广，无需复杂的检测设备，不造成试验和环境污染，建立简便、快捷的化合物对非洲爪蟾雌激素效应的判断方法，为实施具有雌激素效应污染物的排放、生态风险评价提供科学依据。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，包括步骤：对非洲爪蟾雌激素受体蛋白ERβ进行同源建模及评价；运用分子模拟软件DS获取化合物的物理参数，以及化合物对小鼠、非洲爪蟾的结合能，分析小鼠-化合物的结合能与非洲爪蟾-化合物的结合能的线性关系；通过化合物对小鼠的物理参数和结合能建立化合物对小鼠有无雌激素效应的决策树；利用小鼠和非洲爪蟾结合能之间的线性关系，构建化合物对非洲爪蟾有无雌激素效应的决策树。本专利技术适用范围广，无需复杂的检测设备，不造成试验和环境污染，建立简便、快捷的化合物对非洲爪蟾雌激素效应的判断方法，为实施具有雌激素效应污染物的排放、生态风险评价提供科学依据。【专利说明】一种基于决策树判别环境中化合物对非洲爪蟾是否具有雌 激素效应的方法
本专利技术属于环境污染检测
，涉及一种基于决策树判别环境中化合物对非 洲爪蟾是否具有雌激素效应的方法。
技术介绍
环境雌激素（ecoestrogen)，是指能够扰乱动物内分泌活动，生理活性与雌激素较 为相似的动物体外化学物质。随着人工合成化合物的大量使用，环境中化合物的种类也在 不断增加。许多进入环境的化合物被认为是与动物或者人体天然激素功能相似或者完全相 反的内分泌干扰物（Endocrine Disrupting Chemicals, EDCs)，EDCs可以通过诸多途径影 响动物和人体的内分泌系统，其中包括对雌激素受体蛋白（Estrogen Receptor, ER)的影 响。 目前，已有数据较多的是有关小鼠的雌激素效应，比如用小鼠子宫增重法筛选淫 羊藿等式中药雌激素作用的研究，异黄酮植物雌激素对小鼠免疫功能的研究以及小鼠子宫 增重法检测国产三氯杀螨醇的雌激素生物活性等，所以有比较多的关于小鼠雌激素效应的 数据库（比如NCTR数据库）。 关注两栖动物是近年的事情，所以数据比较少；但是仅有的数据就已经表明部分 化合物对两栖动物存在着雌激素效应作用。 由于化合物对非洲爪蟾雌激素效应实验的周期长，化合物对生物体作用机理复杂 等原因，对同一化合物的不同实验可能会得到不同的结论（如阿特拉津），对于环境中已存 在的大量的化合物以及即将合成的新的大批化合物，没办法也没时间一一测定。所以需要 建立一个简便、快捷的化合物对非洲爪蟾雌激素效应的判断方法。 现有的雌激素效应判别方法包括：体内试验法和Hong等建立的决策树判 别法。目前，化合物对生物体是否具有雌激素效应的判断主要是通过实验手段获得。 Hong等人在2002年通过大量的数据分析发现，具有类固醇（steroid)、DES和酚醒环 (phenolic ring)结构的化合物由于与雌二醇有着相似的结构，其能很好的与ER蛋白结 合，因此这类化合物都对生物体几乎全都具有雌激素效应。对没有这三类结构的化合物， Hong(Hong Η. , Tong, ff. , Fang, H. , et al. Prediction of estrogen receptor binding for58,OOOchemicals using an integrated system of a tree-based model with structural alerts. Environmental Health Perspectives，2002. 110(1) :29-36)等人利 用化合物的物理参数（如l〇gP、Jurs-PNSA-2、Jur_PRCS和shadow XY fraction)通过建立 决策树（Decision Tree)的方法判断化合物的雌激素效应。 决策树判别法的不足包括：a:决策树中所用参数为理化参数，不能反映生物作 用。 Hong等人所建的决策树中所用到参数logP、Jur-PNSA-2、Jur-RPCS和shadow XY 等物理参数，并没有能代表化合物与生物体相互作用的参数。b :只适用于小鼠雌激素效应 的判别，而不能应用于非洲爪蟾雌激素效应判别。 随着人们对化合物研究的深入以及新化合物的合成，Hong等人设计的决策树 已不能满足人们对化合物雌激素效应判断的需求。如乙草胺（Acetochlor)和氟化米特 (flutamide)是近年来人们发现的对非洲爪蟾具有雌激素效应的化合物，但用Hong等人所 建的决策树并不能准确判断这两种化合物的雌激素效应。因此，我们认为Hong等人利用物 理参数所建的决策树已不能满足已存在化合物雌激素效应的判断。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种基于决策树判别环境中化 合物对非洲爪蟾是否具有雌激素效应的方法。 近年来分子对接方法已经成功应用于表征化合物与受体蛋白的相互作用，不仅能 够提供化学信息，同时提供了生物信息。因此，本文在决策树中引入能代表小分子化合物与 生物体相互作用能的结合能（Ebinding)对决策树进行修正。 为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案： 本专利技术提供一种利用NCTR数据库中化合物对小鼠子宫增重实验的实验数据，建 立一个判别环境中化合物对非洲爪蟾是否具有雌激素效应的决策树的方法。 ，其包 括以下步骤： ⑴对非洲爪蟾雌激素受体蛋白ERi3进行同源建模及评价； (2)运用分子模拟软件DS (美国Accelrys公司版本为2. 5. 5)获取化合物的物理 参数，以及化合物对小鼠、非洲爪蟾的结合能（Ebinding)并分析小鼠-化合物的结合能与 非洲爪蟾-化合物的结合能的线性关系； (3)通过化合物对小鼠的物理参数和结合能（Ebinding)建立化合物对小鼠有无 雌激素效应的决策树； (4)利用小鼠和非洲爪蟾结合能（Ebinding)之间的线性关系，构建化合物对非洲 爪蟾有无雌激素效应的决策树。 所述的步骤（2)中，化合物的物理参数，包括化合物的疏水性（logP)、分子间相互 结合的表面正电荷区域的形状、电荷信息（Jurs-PNSA-2、Jur-PRCS)以及分子宽度的空间 参数（shadow XY)。 所述的步骤（2)中，获取化合物的物理参数，具体包括以下步骤：通过已有的小鼠 蛋白结构运用DS软件计算小鼠的各项参数（包括logP、Jurs-PNSA-2、Jur-PRCS和shadow XY fraction，以及结合能），通过同源建模的非洲爪蟾的蛋白结构运用DS软件计算非洲爪 蟾的各项参数（包括 l〇gP、Jurs_PNSA_2、Jur-PRCS 和 shadow XY fraction,以及结合能）。 所述的步骤（1)中，非洲爪蟾雌激素受体蛋白ERi3的同源建模及评价，包括以下 步骤： (11)以非洲爪蟾的ER3的一级序列为探针，在NCBI数据库中利用 protein-protein blast程序搜索PDB蛋白晶体数据库，得到一系列模板蛋白； (12)以2J7X为模板，以在NCBI数据库中编号为NP_001124426. 1的非洲爪蟾ERi3 蛋白的一级氨基酸序列为目标，进行同源建模。 所述受体蛋白所在的受试生物为非洲爪蟾。 所述的步骤（2)，测定化合物与小鼠、非洲爪蟾受体蛋白的相互结合能，包括以下 步骤： (21)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于决策树判别环境中化合物对非洲爪蟾是否具有雌激素效应的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)对非洲爪蟾雌激素受体蛋白ERβ进行同源建模及评价；(2)运用分子模拟软件DS获取化合物的物理参数，以及化合物对小鼠、非洲爪蟾的结合能，分析小鼠‑化合物的结合能与非洲爪蟾‑化合物的结合能的线性关系；(3)通过化合物对小鼠的物理参数和结合能建立化合物对小鼠有无雌激素效应的决策树；(4)利用小鼠和非洲爪蟾结合能之间的线性关系，构建化合物对非洲爪蟾有无雌激素效应的决策树。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林志芬，丛永平，郑晓峰，尹大强，陈瑞，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31