[發明專利]一種內分泌干擾物與核受體作用的別構位點識別方法

有效

• 申請號: 202011216404.6
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112420122B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 史薇;張馳;陳欽暢;郭婧;于紅霞;譚皓月
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G16B5/00
• 分類號: G16B5/00;G06F30/20;G16B15/00;G16B40/00;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 陳彬

本發明公開了一種內分泌干擾物與核受體作用的別構位點識別方法，屬于計算毒理學領域。該方法首先獲取并優化受體蛋白的晶體結構，構建并優化正構配體分子、非競爭性配體分子結構，然后，構建核受體?正構配體分子復合體，并將非競爭性配體分子放置于遠離核受體表面的位置，構建核受體?正構配體分子?非競爭性配體分子三元復合體，并對三元復合體進行分子動力學模擬；然后，進行全局搜索分子動力學模擬；將獲取的分子運動軌跡進行位置聚類分析，根據非競爭性配體分子在模擬空間范圍內的團簇分布進行團簇優先級排序，識別潛在的別構位點。本發明不受已知信息、初始蛋白構象和化合物種類的限制，能夠對核受體表面潛在的別構位點進行高效準確識別。

技術領域

本發明屬于計算毒理學領域，具體涉及一種內分泌干擾物與核受體作用的別構位點識別方法。

背景技術

隨著工業的發展與人們生產生活水平的提高，雙酚類、全氟化合物、多氯聯苯、有機氯殺蟲劑、鄰苯二甲酸酯等大量化學品被投入生產和使用，后經過多種途徑進入生物體，干擾內源激素的合成、分泌、轉運、作用、代謝等生物過程，最終改變內分泌系統正常功能，引發發育異常、生殖缺陷、神經行為障礙、糖尿病及癌癥等多種健康風險。因此，這些外源化合物也被稱之為環境內分泌干擾物(EDCs)。因其對人類健康造成的有害影響，EDCs的作用機制解析也一直是世界環境健康與安全領域研究的熱點。

核受體，如雄激素受體(AR)、雌激素受體(ER)、甲狀腺激素受體(TR)等，作為典型的配體依賴性轉錄調控因子，在生物體的新陳代謝、性別決定和分化、生殖發育和穩態過程中發揮重要調節功能的同時，也是EDCs的重要靶標。NRs是多結構域蛋白，主要包含N末端結構域(NTD)、DNA結合結構域(DBD)、鉸鏈區域和C末端配體結合結構域(LBD)等。NRs的自然調節過程與幾大結構域息息相關，主要是通過配體結合于正構結合口袋(OrthostericLigandBinding Pocket)以及結構域內和域間的變構調節機制實現的。常見的NRs激活路徑為：在缺乏內源配體結合時，NRs與伴侶蛋白形成非活躍態的復合體定位于細胞質中；當與配體結合時，LBD區域會發生結構改變，后受體與伴侶蛋白解離，轉移進入細胞核內，形成二聚體并結合于DNA響應元件上，同時招募共因子、RNA聚合酶等輔因子形成轉錄調控復合物激活或抑制轉錄。

目前，已有研究發現EDCs通過模仿或者拮抗內源激素自然作用過程發揮內分泌干擾效應。例如，非甾體類雌激素藥物己烯雌酚(DES)、塑化劑鄰苯二甲酸酯(PAEs)、防腐劑對羥基苯甲酸酯(Paraben)等均可采用與天然雌二醇相似的結合方式，結合于ERα-LBP，干擾正常的受體功能。同樣地，玉米赤霉醇(α-Za)及其衍生物、農藥代謝物(如DDE、HPTE)、二苯甲酮2(Benzophenone 2)等化合物會與內源激素競爭結合于正構結合口袋產生抗雄激素活性。然而，在美國環境保護署(US EPA)發起的Toxcast/Tox21測試項目中，超85％的化合物在未表現出AR競爭結合效力的同時仍表現干擾活性，說明存在大量雄激素干擾物可能是通過結合于非正構結合口袋(即別構位點)產生的非競爭性干擾。而傳統的與正構結合口袋作用的認識局限，嚴重影響了對別構位點結合化合物的作用機制與效應預測，亟需識別出別構位點結合化合物與受體作用的別構位點。