分子對接虛擬篩選苓桂術甘湯中NF-κB抑制劑

周鵬

(安徽中醫(yī)藥大學中西醫(yī)結合學院；安徽省中醫(yī)藥科學院中西醫(yī)結合研究所；中藥復方安徽省重點實驗室，安徽 合肥 230012)

李雯婧,陳筱彤,汪劍虹

(安徽中醫(yī)藥大學藥學院，安徽合肥 230012 )

丁婉雪

(安徽中醫(yī)藥大學中西醫(yī)結合學院；安徽省中醫(yī)藥科學院中西醫(yī)結合研究所，安徽 合肥 230012)

黃金玲

(安徽中醫(yī)藥大學中西醫(yī)結合學院；安徽省中醫(yī)藥科學院中西醫(yī)結合研究所；中藥復方安徽省重點實驗室，安徽 合肥 230012)

苓桂術甘湯(Ling-Gui-Zhu-Gan Decoction，LGZGD)出自漢代張仲景《傷寒雜病論》，是益氣溫陽、健脾化飲的經典名方，臨床廣泛應用于心血管疾病防治，包括不穩(wěn)定型心絞痛、心律失常、心肌炎、慢性心力衰竭、心腎綜合征等，療效確切[1～3]。課題組前期開展的體內、外實驗研究發(fā)現(xiàn)，苓桂術甘湯抑制急性心梗后心室重構的作用機制與抑制IKK/IκB/NF-κB信號通路的過度激活有關[4,5]，但其發(fā)揮NF-κB抑制活性的化學成分目前尚不清楚，因此，通過虛擬篩選苓桂術甘湯中的NF-κB抑制劑，對明確其藥效物質基礎和開發(fā)新藥均具有十分重要意義。

中藥復方發(fā)揮臨床療效關鍵在于中藥中的有效化學成分與相應靶點結合后發(fā)揮藥理作用，其本質是藥物分子與受體的氨基酸殘基結合形成藥物-受體復合物，主要有靜電作用、離子鍵、分子間氫鍵和范德華力等。分子對接技術作為一種重要的計算機輔助藥物分子設計手段，主要用于研究蛋白質受體和藥物小分子之間通過幾何匹配和能量匹配從而相互識別實現(xiàn)計算機輔助藥物篩選的過程[6]。Molecular Operating Environment (MOE)是常用的分子對接軟件，當靶標蛋白的三維結構已知，分子對接技術結合虛擬篩選可完成目標先導化合物的活性篩選[7,8]。因此，本研究采用分子對接軟件MOE，以苓桂術甘湯中文獻報道的小分子化合物作為配體，與NF-κB靶點進行對接，根據兩者結合能力打分結果，分析苓桂術甘湯中潛在的抑制NF-κB的活性成分，為進一步開發(fā)苓桂術甘湯和發(fā)現(xiàn)新型NF-κB抑制劑提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 靶標蛋白結構的獲取和預處理

從蛋白質數(shù)據庫中(http://www.rcsb.org)下載NF-κB的三維晶體結構(PDB ID: 1MY5)[9]。采用分子對接軟件MOE(2008.10)對原始結構進行預處理，為蛋白質加氫，加電荷操作，刪除水分子操作，能量優(yōu)化后，運用Site Finder尋找出氨基酸殘基結合位點的疏水性口袋，即保留靶點的可能活性區(qū)域。

1.2 小分子配體構建

從傳統(tǒng)中藥數(shù)據庫TCMSP數(shù)據庫中尋找苓桂術甘湯中4味中藥茯苓、桂枝、白術和甘草相關活性化合物，根據成藥性原則，選取同時滿足口服生物利用度(Oral Bioavailability，OB)≥30%、類藥性(Drug-Likeness，DL)≥0.18、相對分子量M<500、半衰期(Half Life，HF)≥4h的71個化學成分作為候選成分[10](見表1)。從PubChem 化合物數(shù)據庫(http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov)下載71個小分子化學成分的3D結構，并通過ChemDraw軟件轉化成mol格式后，在MOE軟件中對每個分子進行加氫處理及Minimize能量優(yōu)化后，采用Flexible Alignment將其轉化成柔性分子，用于對接。

表1 苓桂術甘湯中小分子化合物的化學信息

續(xù)表1

1.3 分子對接

用MOE-Dock模塊，將配體與受體進行半柔性對接，放置函數(shù)選用Triangle Matcher、打分函數(shù)選用London dG，其余采用默認參數(shù)[11]，分別得到每個化合物與NF-κB的對接得分值，得分值越低，配體與受體結合越穩(wěn)定，將通過得分值的高低和與氨基酸殘基結合的數(shù)目評價化合物與靶點的結合活性。

2 結果

以NF-κB為靶點的分子對接結果采用MOE軟件對候選藥物與NF-κB活性位點進行分子對接，對接結果體現(xiàn)在最低對接結合能上，結合能越低說明配體與受體間的作用越強，即形成的復合物越穩(wěn)定。排在前10%的化合物均是黃酮類化合物，且打分高低排序是槲皮素>柚皮素>異槲皮酚>甘草列酮>山奈酚>異鼠李素>甘草黃酮醇A，其中槲皮素與NF-κB活性位點的匹配度最高，說明槲皮素可作為天然的NF-κB抑制劑(表2)。通過分子對接結果的2D圖(圖1)，可以直觀看出活性化合物與NF-κB的結合位點，主要有分子間氫鍵和π-π共軛，主要的氨基酸殘基是Lys 218和Arg 274，說明這兩個位點是主要結合位點。

表2 苓桂術甘湯較高活性化學成分與NF-κB靶點的對接情況

圖1 苓桂術甘湯較高活性化學成分與NF-κB靶點氨基酸殘基對接情況

3 結語

分子對接篩選中藥復方中活性成分的研究并不多見，本研究以苓桂術甘湯為對象，采用分子對接技術虛擬篩選方中71個化合物抑制NF-κB活性的有效物質，發(fā)現(xiàn)黃酮類化合物槲皮素、柚皮素、異槲皮酚、甘草列酮、山奈酚、異鼠李素、甘草黃酮醇A均具有較高的抑制NF-κB活性，以槲皮素作用最優(yōu)。本研究拓展了分子對接技術在中藥復方藥效物質基礎與作用機制方面的應用，并從分子水平闡述了苓桂術甘湯防治慢性心力衰竭作用的機制，為深入開發(fā)苓桂術甘湯和發(fā)現(xiàn)新型NF-κB抑制劑提供一定的理論依據。