一种基于分子对接与分子动力学模拟的筛选Glyburide作为AIBP抑制剂的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种基于分子对接与分子动力学模拟的筛选Glyburide作为AIBP抑制剂的应用，用于抑制AIBP与apoA‑Ⅰ的相互作用，从而抑制胆固醇从细胞中流出。本发明专利技术通过同源模拟获得AIBP的结构，基于老药新用的思路将FDA已认证药物通过分子对接与分子动力学模拟进行虚拟筛选，发现Glyburide可以稳定的结合在AIBP与apoA‑Ⅰ的结合界面。或可抑制胆固醇从细胞中流出，挖掘Glyburide的新用途。本发明专利技术不仅为AIBP靶向抑制剂的快速开发提供了新的范例，而且还为Glyburide作为脂质代谢药物提供了新的角度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分子对接与分子动力学模拟的筛选Glyburide作为AIBP抑制剂的应用
本专利技术属于生物医药
，具体涉及一种基于分子对接与分子动力学模拟的筛选Glyburide作为AIBP抑制剂的应用。
技术介绍
载脂蛋白A-Ⅰ结合蛋白(apoA-Ⅰbindingprotein，AIBP)是一种能与apoA-Ⅰ结合的分泌蛋白。近年来，大量研究发现，AIBP与心血管疾病发生发展相关。研究证实，缺血性心脏病患者心肌组织中AIBP高表达；AIBP能抑制家族性混合性高血脂症等脂质代谢紊乱疾病的发生发展；深静脉血栓患者血小板内AIBP含量增加，抑制血栓形成；AIBP还可以调节人脐静脉内皮细胞和斑马鱼胚胎胆固醇水平，抑制血管内皮生长因子诱导的血管新生，提示AIBP可能是心血管疾病防治的一个新靶点。AIBP结合apoA-Ⅰ发挥其生物功能的具体结构和氨基酸位点尚未阐明。生物信息学研究显示，AIBP蛋白的56-58号氨基酸(VVK)、226-232号氨基酸(EKGNAGG)、247-251号氨基酸(SATQF)、273-277号氨基酸(LNLPP)可能是其与apoA-Ⅰ结合的位点，且位于AIBP独特的Yje_N结构域内，提示AIBP上述氨基酸位点可能是与apoA-1结合，发挥相应生物学效应的重要位点。虚拟筛选是创新药物研究的新方法和新技术，引起了研究机构和制药公司的高度重视，并且已经成为一种与高通量筛选互补的实用化工具，加入到了创新药物研究的工作流程中。加快新药筛选过程的另一个办法就是老药新用，老药新用的一个重要优势是老药的安全性已经过临床考验，潜在的并发症和脱靶效应明确。基于老药新用的虚拟筛选可以进一步加快靶向药物的临床应用。
技术实现思路
解决的技术问题：针对上述现有技术的不足，本专利技术目的为提供一种基于分子对接与分子动力学模拟的筛选Glyburide作为AIBP抑制剂的应用。抑制AIBP与apoA-Ⅰ的相互作用，干扰胆固醇从细胞内流出过程。技术方案：一种基于分子对接与分子动力学模拟的筛选Glyburide作为AIBP抑制剂的应用，所述应用为抑制AIBP与apoA-Ⅰ的相互作用。进一步的，所述应用为发现Glyburide的潜在新用途，即结合于AIBP独特的Yje_N结构域，抑制AIBP与apoA-Ⅰ的相互作用，进而抑制胆固醇从细胞内流出。进一步的，所述基于分子对接与分子动力学模拟的筛选Glyburide作为AIBP抑制剂的应用，包括如下过程:第一步，通过同源模拟得到AIBP蛋白结构：通过在线数据库uniprot获得人源AIBP序列，将序列导入在线同源模拟工具SWISSMODEL进行同源模拟获得AIBP同源结构；第二步，ZINC数据库中下载对接用小分子结构数据集：DrugBank-approved，pH6～8；第三步，分子对接过程：结合PDB结构中的序列信息及AIBP与apoA-I的结合位点，确定用于分子对接的位点是VVKEKGNAGGSATQFLNLPP；第四步：在UCSFChimera软件中只保留关键氨基酸残基，保存为mol2文件后，代替sphere_selctorrec.sphlig_charged.mol26.0命令中的配体mol2文件；第五步：在受体准备过程中AIBP蛋白通过UCSFChimera软件进行H原子和标准电荷的添加；对接的第1步是基于gird算法的打分，grid打分允许配体根据受体结合口袋的结构对配体做结构改变；第2步使用Amber打分算法，Amber打分允许蛋白受体根据配体的结构产生变化；第六步：为了进一步提高对接结果的准确性，对上述两种打分结果(Gridscore，Amberscore)中得分最低的前100的小分子进行了交集处理；第七步：Gridscore和amberscore交集重复的小分子共有20个，但是由于存在同分异构体，20个交集的ZINCID实际对应的小分子数为50个；第八步：根据小分子结合位置的不同，将小分子进行分类，再进行如下标准的筛选：1、首先删除没有结合在关键氨基酸及附近位点的小分子；2、删除供货信息不全的小分子；得到的小分子进行分子动力学模拟；第九步，分子动力学模拟：使用GROMACS软件包进行MD模拟；使用程序pdb2gmx将蛋白质PDB结构文件转化为拓扑文件，同时在AMBER99SB力场下使用TIP3P水模型处理受体PDB文件；GeneralAmberforcefield(GAFF)参数用于处理选定的配体，之后使用parmchk程序来检查缺少的力场参数并生成额外的力场参数文件；为了获得配体的参数文件和拓扑文件，采用了AnteChamberPYthonParserinterfacE(ACPYPE)工具；第十步：将模拟过程限定在6面体的盒子中，蛋白质与盒子边缘的最小距离为0.1nm；之后通过添加简单点电荷水分子将这个盒子进行溶解；为了使该系统达到中性，加入了0.15M浓度的NaCl以模拟生理状态下溶剂的浓度；第十一步：以每一步相同的方式优化整个系统的能量；在蛋白和配体位置限定的情况下分别进行100psNVT和100psNPT平衡；最后以每步0.002ps的时间间隔进行5ns的模拟过程，整个模拟过程是在固定的压力和温度下进行的；在MD模拟的过程中，所有的键长通过LINCS算法计算，远距离的静电相互作用通过ParticleMeshEwald(PME)方法计算；第十二步：对MD模拟轨迹文件的分析:通过GROMACS软件包中的g_rmsd程序进行均方根偏差(RMSD)分析；对每个受体-配体结合体系的5ns轨迹进行RMSD分析；第十三步：使用LIGPLOT+软件分析了AIBP结合系统中预先鉴定的关键残基之间的吸引力，该程序使用LIGPLOT算法将在MD模拟过程中生成的3D蛋白-配体复合物压平成2D图。进一步的，所述第一步中在线数据库uniprot为(https://www.uniprot.org/)，在线同源模拟工具SWISSMODEL为(https://swissmodel.expasy.org/)。进一步的，所述第二步中ZINC数据库为(http://zinc.docking.org/)。进一步的，所述UCSFChimera软件版本为(version1.11.2)；第九步中GROMACS软件包的版本为4.5。进一步的，所述第七步中由于存在同分异构体，ZINC根据分子对接的要求，对这些化合物进行了预处理，对应生理pH值生成各种可能的同分异构体，一个ZINCID可能对应不同的小分子。进一步的，所述第十一步中100psNVT为固定的粒子数、体积和温度；100psNPT为固定的粒子数、压力和温度；固定的压力为1bar，温度为300K。进一步的，所述第十二步中GROMACS软件包的版本为4.6.7。进一步的，所述第十三步中LIGPLOT+软件的版本为1.4.5；AIBP结合系统中预先鉴定的关键残基之间的吸引本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分子对接与分子动力学模拟的筛选Glyburide作为AIBP抑制剂的应用，其特征在于：所述应用为抑制AIBP与apoA-Ⅰ的相互作用。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于分子对接与分子动力学模拟的筛选Glyburide作为AIBP抑制剂的应用，其特征在于：所述应用为抑制AIBP与apoA-Ⅰ的相互作用。


2.根据权利要求1所述的一种基于分子对接与分子动力学模拟的筛选Glyburide作为AIBP抑制剂的应用，其特征在于：所述应用为发现Glyburide的潜在新用途，即结合于AIBP独特的Yje_N结构域，抑制AIBP与apoA-Ⅰ的相互作用，进而抑制胆固醇从细胞内流出。


3.根据权利要求1所述的一种基于分子对接与分子动力学模拟的筛选Glyburide作为AIBP抑制剂的应用，其特征在于，包括如下过程：
第一步，通过同源模拟得到AIBP蛋白结构：通过在线数据库uniprot获得人源AIBP序列，将序列导入在线同源模拟工具SWISSMODEL进行同源模拟获得AIBP同源结构；
第二步，ZINC数据库中下载对接用小分子结构数据集：DrugBank-approved，pH6~8；
第三步，分子对接过程：结合PDB结构中的序列信息及AIBP与apoA-I的结合位点，确定用于分子对接的位点是VVKEKGNAGGSATQFLNLPP；
第四步：在UCSFChimera软件中只保留关键氨基酸残基，保存为mol2文件后，代替sphere_selctorrec.sphlig_charged.mol26.0命令中的配体mol2文件；
第五步：在受体准备过程中AIBP蛋白通过UCSFChimera软件进行H原子和标准电荷的添加；对接的第1步是基于gird算法的打分，grid打分允许配体根据受体结合口袋的结构对配体做结构改变；第2步使用Amber打分算法，Amber打分允许蛋白受体根据配体的结构产生变化；
第六步：为了进一步提高对接结果的准确性，对上述两种打分结果（Gridscore，Amberscore）中得分最低的前100的小分子进行了交集处理；
第七步：Gridscore和amberscore交集重复的小分子共有20个，但是由于存在同分异构体，20个交集的ZINCID实际对应的小分子数为50个；
第八步：根据小分子结合位置的不同，将小分子进行分类，再进行如下标准的筛选：1、首先删除没有结合在关键氨基酸及附近位点的小分子；2、删除供货信息不全的小分子；得到的小分子进行分子动力学模拟；
第九步，分子动力学模拟：使用GROMACS软件包进行MD模拟；使用程序pdb2gmx将蛋白质PDB结构文件转化为拓扑文件，同时在AMBER99SB力场下使用TIP3P水模型处理受体PDB文件；GeneralAmberforcefield（GAFF）参数用于处理选定的配体，之后使用parmchk程序来检查缺少的力场参数并生成额外的力场参数文件；为了获得配体的参数文件和拓扑文件，采用了AnteChamberPYthonParserinterfacE(ACPYPE)工具；
第十步：将模拟过程限定在6面体的盒子中，蛋白质与盒子边缘的最小距离为0.1nm；之后通过添加简单点电荷水分子将这个盒子进行溶解；为了使该系...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙荣，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32