金銀花中綠原酸及其異構(gòu)體三維結(jié)構(gòu)的生物信息學(xué)研究

沈 霞 譚亞芳 劉 清 陜西中醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院 (西安 712046)

金銀花是我國中醫(yī)臨床常用的中藥之一。有研究表明,金銀花中主要的抗病毒成分為綠原酸。綠原酸主要存在于莖皮類藥用植物中,具有廣泛的藥理作用[1]。綠原酸具有抗菌、抗病毒、增高白血球、保肝利膽、抗腫瘤、降血壓、降血脂、清除自由基和興奮中樞神經(jīng)系統(tǒng)等作用。有文獻報道綠原酸對常見呼吸道病毒有較強的抑制作用[2]。綠原酸除具有抗病毒作用以外,還能夠通過誘生 a-IFN,達到多種免疫調(diào)節(jié)作用。然而,尚未見到有關(guān)綠原酸三維結(jié)構(gòu)構(gòu)效關(guān)系的研究報道。

計算機輔助藥物設(shè)計的方法始于 1980年代早期,是應(yīng)用量子力學(xué)、分子動力學(xué)、構(gòu)效關(guān)系等基礎(chǔ)理論數(shù)據(jù)研究藥物對酶、受體等的作用的藥效模型,從而達到闡明藥物作用的分子機制,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計藥物目的[3,4]。本研究應(yīng)用 SYBYl軟件優(yōu)化并得到綠原酸及其異構(gòu)體的三維結(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上采用計算機輔助的藥物設(shè)計中的結(jié)合位點分析法研究金銀花中抗病毒成分綠原酸及其異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)差異。本研究擬闡明綠原酸及其異構(gòu)體結(jié)構(gòu)主要差異,為設(shè)計、篩選抗流感病毒的先導(dǎo)化合物奠定結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

1 實驗部分 1.1 綠原酸及其異構(gòu)體二維結(jié)構(gòu)的獲得 首先通過 CHEM LINK數(shù)據(jù)庫(http://www.chemblink.com/asp/searching.asp)得到綠原酸(CAS NO:327-97-9),新綠原酸(CAS NO:906-33-2),隱綠原酸(CAS NO:905-99-7),綠原酸半水化合物(CAS NO:6001-76-9)二維結(jié)構(gòu)的平面圖。

1.2 三維結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 首先,使用 chembiodraw軟件將綠原酸及其異構(gòu)體分子的平面結(jié)構(gòu)畫出來,將此三維結(jié)構(gòu)直接導(dǎo)入 SYBYL軟件中。由于綠原酸及其異構(gòu)體在優(yōu)化時的最低能量值存在差異,本研究以綠原酸優(yōu)化時的最低能量值為基準(zhǔn),將其它 3個異構(gòu)體的三維結(jié)構(gòu)的最低能量值優(yōu)化至 5.250左右。

1.3 三維結(jié)構(gòu)的疊合分析 本研究將綠原酸及其異構(gòu)體四個分子置于同一數(shù)據(jù)庫中,并用 Align方法進行疊合。此外,在 SYBYL中分析對比優(yōu)化后各個分子結(jié)構(gòu),并分別測量綠原酸及其異構(gòu)體的三維結(jié)構(gòu)中園子的鍵長、鍵角旋轉(zhuǎn)角。

2 結(jié) 果 2.1 綠原酸及其異構(gòu)體的三維結(jié)構(gòu)的獲得 用 SYBYL軟件優(yōu)化后得到綠原酸及其異構(gòu)體的三維結(jié)構(gòu)的結(jié)果如圖 1所示。圖中自上而下依次是綠原酸、新綠原酸、隱綠原酸及綠原酸半水化合物。

2.2 三維結(jié)構(gòu)的疊合分析 本研究將綠原酸及其異構(gòu)體的三維結(jié)構(gòu)優(yōu)化并疊合,結(jié)果如圖 2所示。從圖 2中我們可以發(fā)現(xiàn)四個結(jié)構(gòu)的 A苯環(huán)及連接兩個苯環(huán)的鏈的結(jié)構(gòu)的重合度很高,差異較小,而 B苯環(huán)的結(jié)構(gòu)的重合度很低,差異較大。

3 結(jié) 論 3.1 平面結(jié)構(gòu)圖顯示綠原酸及其異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)差異是體現(xiàn)在碳原子的手性上 圖 1和圖2均顯示綠原酸、新綠原酸和綠原酸半水化合物三者的基本骨架差異較小,三維結(jié)構(gòu)的差異主要是空間取向的差異。測量結(jié)果顯示:上述三個化合物的三維結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)中對應(yīng)碳鏈旋轉(zhuǎn)角的差異主要分布在苯環(huán)與碳鏈的連接處以及各個取代基處。

3.2 綠原酸與其半水化合物的二級結(jié)構(gòu)差異并不明顯 然而圖 1顯示,綠原酸與其半水化合物的三維結(jié)構(gòu)的 14位羧基在構(gòu)象上存在明顯的差異。綠原酸中 14位羧基與苯環(huán)的夾角為 302.8度,而綠原酸半水化合物中 14位羧基與苯環(huán)的夾角為 57.4度,水分子的存在極大對了影響了綠原酸的空間結(jié)構(gòu)。

3.3 藥物結(jié)構(gòu)的計算機分析方法作為一種新興的分析方法 闡明了綠原酸與其異構(gòu)體在三維結(jié)構(gòu)上的主要差異。方法實用、快捷,為其它中藥有效成分的三維結(jié)構(gòu)研究提供思路。

[1]李弟灶.金銀花抗病毒有效成分雙抗素類似物的合成與活性研究[D].中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué),2008.

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