[發明專利]基于細菌脂肪酸合成途徑中多靶點的抗菌劑虛擬篩選方法

在審

• 申請號: 201810699581.0
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN109063414A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 盧俊瑞;劉悅;盧博為;謝志強
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: G06F19/16
• 分類號: G06F19/16
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 李蕊

本發明涉及一種基于細菌脂肪酸合成途徑中多靶點的抗菌劑虛擬篩選方法。包括以下步驟：(1)獲取細菌脂肪酸合成途徑中多個靶點的三維結構；(2)對各靶點進行前期處理和優化，并確定其活性中心，設定活性口袋；(3)選取并整理用于篩選的小分子；(4)依據設定的活性口袋，采用兩種分子對接軟件，將小分子與靶點依次對接，并進行一致性打分；(5)以各靶點相應抑制劑的對接一致性評分為陽性參照，篩選各靶點可能的抑制劑(化合物)；(6)運用分子動力學模擬，研究代表化合物與各靶點間的作用模式。本發明可以揭示脂肪酸合成途徑中不同靶點間的協同或組合作用規律。

技術領域

本發明涉及藥物虛擬篩選領域，尤其是一種基于細菌脂肪酸合成途徑中多靶點的抗菌劑虛擬篩選方法。

背景技術

細菌耐藥性的出現和蔓延，使得使用抗生素治療細菌感染變得愈發困難，嚴重威脅人類的健康。新型抗菌藥物亟待開發。

依據相關代謝途徑分析，在細菌新陳代謝的各類生化過程中，脂肪酸合成途徑雖然共存于細菌和人類代謝過程，但參與脂肪酸合成途徑的酶無同源性，因此是抗菌藥物作用靶點的理想源。因為：(1)脂肪酸生物合成是細菌生物膜形成的必經過程，抑制其合成就干擾了生物膜形成，從而抑制細菌生長和繁殖；(2)傳統抗菌藥物的作用靶點多是干擾細菌體內氨基酸、核苷酸、氨基糖等小分子合成，或是這些小分子合成蛋白質、核酸、肽聚糖等的生化過程，因此容易產生耐藥性和交叉感染性。而脂肪酸合成酶抑制劑的作用靶點及作用機制，能夠克服細菌耐藥性問題，對諸多耐藥菌無交叉耐藥；(3)雖然生物體中脂肪酸合成本質相同，但催化脂肪酸生物合成的酶系由兩種類型，即FASⅠ和FASⅡ。FASⅠ存在于哺乳動物和真菌中，是一個多功能單鏈蛋白質，催化脂肪酸合成的全部活性中心都編碼在同一條多肽鏈上。脂肪酸合成每一步反應都由這個大蛋白的不同功能域催化完成。而FASⅡ存在于細菌和植物中，由一些列獨立的蛋白組成，脂肪酸合成每一步反應均由不同的單功能酶催化完成。雖然二者結構和功能相關，但沒有總的序列同源性。

FASⅡ體系含有豐富的靶點資源可用于開發以對應耐藥細菌感染，主要包括7種單功能酶，分別為酰基載體蛋白(ACP)、丙二酸單酰-CoA：ACP轉酰酶(FabD)、β-酮脂酰-ACP-合成酶(KAS)、β-酮脂酰-ACP-還原酶(FabG)、β-羥酰-ACP-脫水酶(FabA、FabZ)、烯酰-ACP-還原酶(FabI、FabK、FabL)及酰基硫酯酶(PlsB)或PlsX/Y。β-酮脂酰-ACP-合成酶(KAS)有3種，分別為KASⅠ(FabB)、KASⅡ(FabF)和KASⅢ(FabH)。其中FabH催化丙二酸單酰-ACP與乙酰-CoA縮合成β-酮脂酰-ACP和CO₂，啟動脂肪酸生物合成。FabB和FabF催化克萊森縮合反應，催化脂酰-ACP與丙二酸單酰-ACP縮合使脂肪酸鏈循環延長。FabB、FabF和FabH活性口袋入口的細微差異決定了各自的特性。β-酮脂酰-ACP-還原酶(FabG)為NADPH依賴性還原酶，催化乙酰乙酰-S-ACP的還原，將β-酮脂酰-ACP底物轉化為β-羥酰基-ACP。羥酰ACP脫水酶FabA和FabZ為同工酶，催化脂肪酸合成中鏈循環延長的反應，將β-羥酰-ACP脫水生成反式-2-烯酰-ACP。FabA同時具有異構酶功能，參與不飽和脂肪酸合成，而FabZ則不能。烯酰-ACP-還原酶(ENR)包含四種酶，即FabI、FabK、FabL和FabV，催化脂肪酸合成每一循環的最后一步，通過輔因子NAD(P)H還原反式-2-烯酰-ACP上的雙鍵。

綜上所述，病原菌代謝網絡中脂肪酸合成途徑中的酶是抗菌藥物作用靶點的理想來源。目前，對這些靶點的結構、活性位點、受體-配體間的作用機制已有初步的認識，但對靶點間的相互應影響及作用規律需要逐步揭示，依據多靶點間協同作用下進行抗菌劑虛擬篩選的策略和方法亟待開發。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種高效的抗菌劑的虛擬篩選方法。

本發明采用的技術方案是：

一種抗菌劑的虛擬篩選方法，具體步驟如下：