基于配体的P糖蛋白底物和抑制剂计算机辅助研究

论文摘要

P糖蛋白（P-glycoprotein,P-gp）是一类广泛分布于人体的小肠、肝、肾等许多重要器官细胞膜上的跨膜糖蛋白,其生理功能是在ATP酶水解能驱动下将进入细胞的药物（或异物）泵出胞外,降低药物胞内浓度而影响药效。因而,P-gp对药物的吸收、分布和排泄性质有很大影响。此外,由于P-gp在多种癌细胞中也过量表达,常诱导癌细胞产生多药耐药性,而大大降低化疗效果。因此,高效、安全P-gp抑制剂的开发始终是研究开发的热点之一,然而迄今还没有一种P-gp抑制剂药物成功问世。 本文以基于配体的药物设计方法为研究工具,以四类能与P-gp发生特定作用的代表性药物为研究对象,建立了这些药物的结构-活性关系模型,以辅助筛选和设计具有更高活性的P-gp抑制剂药物。主要结果为: （1）外源性分子:类黄酮。建立了一个类黄酮抑制剂药效团模型,阐明了该类分子作为P-gp抑制剂的必需结构特征。为黄酮和查尔酮两子类分子建立了构效关系模型,确定了影响这两类分子抑制活性的结构基团和物化性质,以指导类黄酮抑制剂药物的进一步合成和筛选。 （2）内源性分子:类固醇。利用三维定量构效关系方法,比较了该类分子分别作为P-gp底物和抑制剂的结构特征。同时,研究和阐明了影响该类分子被动扩散跨膜、被P-gp主动转运、对P-gp有抑制作用三种生物活性的疏水场空间分布,为设计、开发具有更强跨膜能力或更强P-gp抑制活性的类固醇药物提供指导。 （3）抗癌分子:紫杉醇/烷。研究此类分子作为P-gp抑制剂的必需结构特征。所建模型可指导开发新的紫杉烷类P-gp抑制药物。 （4）P-gp和CYP3A4的交叉底物分子。研究者普遍认为P-gp和CYP3A4之间可能采用一种协同作用来共同降低药物生物利用度。因此,本文对这两蛋白的交叉底物进行研究,构建的药效团模型阐明了类固醇类交叉底物和一般交叉底物的必需结构特征,加深了对这两蛋白协同作用机理的理解,为判别可能的P-gp和CYP3A4交叉底物提供指导。 综上,本文通过选择性地研究影响类固醇、类黄酮、紫杉醇/烷及P-gp和CYP3A4交叉底物四类重要分子生物活性的关键结构和物化性质,建立了若干具有良好预测能力的数学模型,有助于为进一步理性筛选、设计、开发P-gp抑制剂药物提供指导,具有重要理论和应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 P-gp药物设计模型综述
• 1.1 引言
• 1.2 P-gp介绍
• 1.2.1 P-gp功能
• 1.2.2 P-gp底物及抑制剂
• 1.2.3 P-gp结构
• 1.3 P-gp机能模型
• 1.4 计算机辅助P-gp抑制剂设计研究进展
• 2 间接药物设计方法和研究进展
• 2.1 引言
• 2.2 计算机辅助药物设计分类
• 2.3 间接药物设计
• 2.3.1 定量构效关系
• 2.3.1.1 二维定量构效关系分析方法
• 2.3.1.1.1 Hansch-Fujita与Free-Wilson方法
• 2.3.1.1.2 分子连接性指数方法
• 2.3.1.2 三维定量构效关系分析方法
• 2.3.1.2.1 比较分子场分析方法
• 2.3.1.2.2 比较分子相似度分析方法
• 2.3.2 药效基团方法
• 2.3.2.1 药效团概念
• 2.3.2.2 药效团模建步骤
• 2.3.2.3 药效团方法的应用
• 3 P-gp类固醇类底物和抑制剂的定量构效关系研究
• 3.1 引言
• 3.2 数据和方法
• 3.2.1 数据集构建
• 3.2.2 建模方法
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 类固醇底物模型
• 3.3.2 类固醇抑制剂模型
• 3.3.3 类固醇底物和抑制剂模型的比较
• 3.4 小结
• 4 类固醇跨膜过程的影响因素研究
• 4.1 引言
• 4.2 数据和方法
• 4.2.1 数据集构建
• 4.2.2 建模方法
• 4.3 结果
• 4.3.1 类固醇被动扩散跨膜过程
• 4.3.2 类固醇被P-gp主动转运跨膜过程
• 4.3.3 类固醇对P-gp有抑制作用的跨膜过程
• 4.4 讨论
• 4.4.1 疏水场和亲脂性对模型的相对贡献
• 4.4.2 疏水场在不同模型中的空间分布
• 4.5 小结
• 5 P-gp黄酮类抑制剂的定量构效关系研究
• 5.1 引言
• 5.2 数据和方法
• 5.2.1 数据集构建
• 5.2.2 建模方法
• 5.2.2.1 药效团建模
• 5.2.2.2 3D-QSAR方法
• 5.3 结果和讨论
• 5.3.1 药效团模型
• 5.3.2 3D-QSAR模型
• 5.3.2.1 黄酮类分子的CoMFA模型
• 5.3.2.2 查尔酮类分子的CoMFA模型
• 5.4 小结
• 6 P-gp紫杉醇类抑制剂的定量构效关系研究
• 6.1 引言
• 6.2 数据和方法
• 6.2.1 数据集构建
• 6.2.2 建模方法
• 6.3 结果和讨论
• 6.4 小结
• 7 P-gp和P4503A4交叉底物的药效基团研究
• 7.1 引言
• 7.2 数据和方法
• 7.2.1 数据集构建
• 7.2.2 建模方法
• 7.3 结果和讨论
• 7.3.1 P-gp和CYP3A4的交叉底物药效团
• 7.3.2 P-gp和CYP3A4的类固醇交叉底物药效团
• 7.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 致谢
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书