[發明專利]一種典型化合物對生物體膜作用表征參數的確定方法

在審

• 申請號: 201410315098.X
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN104102827A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 林志芬;王大力;王婷;鄭曉峰
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于環境污染檢測技術領域，涉及一種基于分子模擬替代正辛醇/水分配系數確定化合物對生物體膜作用參數的方法。

背景技術

生物體最基本的單位是細胞，細胞由一層生物膜與外界環境相隔離。化合物與細胞內靶蛋白結合前必須透過生物膜，因此化合物對生物的毒性首先取決于其與生物膜的相互作用。正辛醇/水分配系數(logK_ow)是目前表征化合物對生物體膜作用的經典方法，其在化合物的毒性及其生態風險評價中起到非常重要的作用；

目前獲得正辛醇/水分配系數(logK_ow)的經典方法是采用搖瓶法測定，但是由于實驗室測定需要平衡時間等問題，正辛醇/水分配系數(logK_ow)的搖瓶法測定是一個耗時的過程，因此對于目前環境中存在的大量的化合物以及即將合成的新的化合物，一一測定顯然是不可能，而且也是一個滯后的過程。

因此，人們提出了計算得正辛醇/水分配系數的方法(例如利用Chemoffice軟件、碎片法計算等)，但是這些方法很多都是基于熱力學或者化合物化學性質提出的，僅考慮了化合物的化學性質。

同時，近年來隨著研究的不斷深入，研究者們還指出正辛醇/水分配體系在表征化合物對生物膜作用時還存在著不足，特別是正辛醇為液態溶劑，其流動性遠大于生物膜；同時正辛醇只能模擬磷脂雙分子層的疏水性內核，它不能準確模擬化合物與生物膜的相互作用[1，2]。

綜上所述，正辛醇/水分配系數(logKow)在測定、計算和表征上都存在一定的不足，并不是表征化合物對生物體膜作用的最好的方法。

近年來，隨著分子對接技術的不斷發展，通過研究小分子與生物受體蛋白之間的相互作用，可以預測他們之間的結合模式和結合親和力。大量研究表明結合能(interaction?energy,E_binding)已經能夠很好表征化合物與生物受體蛋白的相互作用。

發明內容

本發明的目的在于為克服現有技術的缺陷而提供一種典型化合物對生物體膜作用表征參數的確定方法，可為污染物基本毒性預測提供科學依據。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種典型化合物對生物體膜作用表征參數的確定方法，其包括以下步驟：

(1)獲取典型化合物的結構；

(2)確定典型化合物與磷脂雙分子膜的相互結合能Ebinding；

(3)獲取典型化合物小分子的正辛醇/水分配系數logK_ow，驗證Ebinding與logK_ow之間的線性相互關系。

所述的典型化合物為任意非極性麻醉型化合物。

所述的步驟(1)中，通過Chemoffice軟件獲取典型化合物的3D結構。

所述的步驟(2)中，確定典型化合物與磷脂雙分子膜的相互結合能(CDOCKER?interaction?energy,Ebinding)，采用軟件Discovery?Studio計算獲得。

所述的典型化合物與磷脂雙分子膜的相互結合能(CDOCKER?interaction?energy,Ebinding)的計算方法，具體包括以下步驟：

(2.1)、選擇磷脂雙分子膜為受體，根據Discovery?Studio軟件內置的定義和編輯結合位點(Define?and?edit?binding?site)尋找結合區域；

(2.2)、進行典型化合物與磷脂雙分子膜的對接；

(2.3)、對接結束后，獲取化合物與磷脂雙分子膜的相互結合能。

所述的步驟(3)中，采用軟件EPI?SuiteTMv4.11，獲取典型化合物的正辛醇/水分配系數logKow；通過建立一元一次方程驗證Ebinding與logKow之間的線性相互關系。

本發明提出直接采用磷脂雙分子膜直接代表生物體膜，采用分子對接技術計算出化合物與磷脂雙分子膜對接的結合能(CDOCKER?interaction?energy,Ebinding)，表征化合物對生物體膜作用，從而替代正辛醇/水分配系數的計算方法，克服正辛醇表征生物體膜的上述不足。

在本發明中，利用分子對接技術得出正辛醇/水分配系數的替代參數，與傳統的正辛醇水/分配系數相比本發明具有如下優點：

1、根據已有的化學物結構和已有的受體(蛋白)信息，預測化學物質的毒理學性質，具有預測通量大、投入少、成本低、效率高等優點。