计算生物学 - 不同pH下环糊精与土霉素的相互作用研究

时间:2014-04-22


分子对接(molecular docking)是基于结构药物设计的核心模拟手段,依据受体与配体作用时的几何匹配和能量匹配过程,模拟受体-配体相互作用,预测两者间最佳的结合模式和结合亲和力。采用分子对接模拟技术,科研人员可以进行基于结构的药物虚拟筛选,药物分子的结构改造,药靶相互作用的机理研究等工作,从而大大提高实验效率。在Discovery Studio这一分子模拟的综合平台中,共有四种对接程序,包含Libdock、LigandFit、CDOCKER、FlexibleDocking,这四种对接算法各有优势,能够满足广大科研工作者的多种应用需求,为其提供配体受体间相互识别的“利器”。

 

不同pH下环糊精与土霉素的相互作用研究
Ref:PLOS ONE |January 2014 | Volume 9 | Issue 1 | e86228  IF=3.73
链接:
http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0086228

 

      可离子化有机化合物(IOCs)在水中一般具有较大溶解度,既可以离子形态又可以分子形态存在,对水环境造成一定污染。由于其具体存在形态取决与环境中的pH值,从水环境中去除可离子化有机污染物会比较复杂。尤其是兽用抗生素(如土黄素,包含OTCH2+,OTCH,OTC-,OTC2-四种存在形态),目前已被广泛检测到并引起人们对抗生素抗性基因传播的担忧。其中,吸附是一种广泛使用的用于从水中移除有机污染物的方法。而环糊精聚合物(CDPs),由其自身独特的分子识别性能和对pH的不敏感性而成为一种越来越被关注的环境吸附剂,它被广泛应用于吸附移除各种有机污染物。CDPs由环糊精单体和交联剂(如表氯醇EPI)构成。来自大连理工环境科学与技术学院的科研工作者们即研究了在不同pH条件下CDPs对不同离子化状态的OTC吸附情况。其中,文章作者采用DS_CDOCKER分子对接和DS_Minimization/ DS_Minimization(QM-MM)分子结构优化等模拟技术研究了CDP和OTC的具体作用模式和作用位点,并分析了不同类型作用力对CDP和OTC结合的贡献,模拟结果和实验测得的吸附情况相吻合。此外,不同pH下CDP对OTC的吸附能力关系和具体的分子识别机制,也为在不同情况下选择CDPs用于移除抗生素提供了一定的理论指导。

 
图一:CD和OTC的对接结果。绿色虚线表示氢键。

 

图二:EPI低聚物和OTC的对接结果。绿色虚线表示氢键,橙色表示 σ-π相互作用。

为什么选择Discovery Studio?
1. Discovery Studio在多糖研究领域也可以提供一定的解决方案,包括多糖结构的构建、温度或pH对多糖构象的影响、环糊精和小分子相互作用的预测、糖基化对蛋白构象的影响等等,配合舒适的界面窗口,用户可以非常便捷的去完成这一系列的工作;
2. Discovery Studio中共有四种对接程序,这四种对接算法各有优势,能够满足广大科研工作者的多种应用需求;
3. Discovery Studio中有多种对接结果的评价分析手段,包括2D/3D相互作用图分析(可以分析氢键、疏水作用、卤键等多种非键作用类型)、结合口袋表面分析、氢键热图、多种打分函数、结合能的计算等;
4. Discovery Studio中CDOCKER对接程序是基于CHARMm的半柔性对接程序,配体分子的柔性构象空间是采用高温动力学来搜索的,并采用模拟退火的方法将各个构象在受体活性位点进行优化,从而使对接结果更加精确;
5. Discovery Studio应用广泛,操作简便,图形化界面十分友好,结果易于分析。

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