ω-芋螺毒素的定量构效关系与虚拟筛选

丁俊杰 丁晓琴 李大禹 潘里 陈冀胜

引用本文: 丁俊杰, 丁晓琴, 李大禹, 潘里, 陈冀胜. ω-芋螺毒素的定量构效关系与虚拟筛选[J]. 物理化学学报, 2014, 30(11): 2157-2167. doi: 10.3866/PKU.WHXB201409171 shu
Citation:  DING Jun-Jie, DING Xiao-Qin, LI Da-Yu, PAN Li, CHEN Ji-Sheng. Quantitative Structure-Activity Relationship and Virtual Screening of ω-Conotoxins[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(11): 2157-2167. doi: 10.3866/PKU.WHXB201409171 shu

ω-芋螺毒素的定量构效关系与虚拟筛选

摘要:

ω-芋螺毒素属于海洋生物活性多肽, 由24-31 个氨基酸残基组成. 特异性作用于电压敏感的钙离子通道(VGCCs), 能够直接开发成药物或作为先导化合物进行新药开发. 本文应用新型氨基酸残基结构描述符cscales和遗传偏最小二乘算法, 对ω-芋螺毒素进行定量构效关系(QSAR)研究, 并设计、构建了容量为2244 个化合物的N-型和P/Q-型VGCC拮抗剂虚拟组合多肽库, 然后分别采用QSAR模型预测和相似性搜索方法对组合多肽库进行了虚拟筛选. 研究结果表明, 建立的N-型和P/Q-型VGCC拮抗剂QSAR模型均具有较好的预测能力, 交叉验证相关系数(CV-r2)均大于0.89. 主成分分析和聚类分析结果表明, 虚拟组合多肽库中化合物具有较好的结构多样性和差异性. 通过虚拟筛选, 得到了具有高预测活性的6 个N-型和19 个P/Q-型钙离子通道拮抗剂, 为进一步的合成和活性评价奠定了理论基础. 同时, 本文建立的多肽QSAR预测模型和虚拟筛选策略, 为其它多肽类化合物的定量构效关系研究和虚拟筛选提供了参考.

English

    1. [1]

      (1) Vink, S.; Alewood, P. Br. J. Pharmacol. 2012, 167, 970. doi: 10.1111/j.1476-5381.2012.02082.x

      (1) Vink, S.; Alewood, P. Br. J. Pharmacol. 2012, 167, 970. doi: 10.1111/j.1476-5381.2012.02082.x

    2. [2]

      (2) Schroeder, C. I.; Lewis, R. J. Mar. Drugs 2006, 4, 193. doi: 10.3390/md403193(2) Schroeder, C. I.; Lewis, R. J. Mar. Drugs 2006, 4, 193. doi: 10.3390/md403193

    3. [3]

      (3) Tetsuyuki,W.; Junichi, A.; Takeshi, M.; Takashi, M.; Seiji, I. Neurochem. Res. 2003, 28, 705. doi: 10.1023/A:1022805615926(3) Tetsuyuki,W.; Junichi, A.; Takeshi, M.; Takashi, M.; Seiji, I. Neurochem. Res. 2003, 28, 705. doi: 10.1023/A:1022805615926

    4. [4]

      (4) Lewis, R. J.; Dutertre, S.; Vetter, I.; Christie, M. J. Pharmacol. Rev. 2012, 64, 259.(4) Lewis, R. J.; Dutertre, S.; Vetter, I.; Christie, M. J. Pharmacol. Rev. 2012, 64, 259.

    5. [5]

      (5) Tetsuyuki,W.; Takashi, I.; Akinori, K.; Masayuki, X. M.; Yasuo, M.; Keiji, I.; Seiji, I. Neurochem. Res. 2005, 30, 1045. doi: 10.1007/s11064-005-7046-6(5) Tetsuyuki,W.; Takashi, I.; Akinori, K.; Masayuki, X. M.; Yasuo, M.; Keiji, I.; Seiji, I. Neurochem. Res. 2005, 30, 1045. doi: 10.1007/s11064-005-7046-6

    6. [6]

      (6) Obafemi, A.; Roth, B. Pain Med. 2013, 14, 447. doi: 10.1111/pme.2013.14.issue-3(6) Obafemi, A.; Roth, B. Pain Med. 2013, 14, 447. doi: 10.1111/pme.2013.14.issue-3

    7. [7]

      (7) Bourinet, E.; Zamponi, G.W. Curr. Top. Med. Chem. 2005, 5, 539. doi: 10.2174/1568026054367610(7) Bourinet, E.; Zamponi, G.W. Curr. Top. Med. Chem. 2005, 5, 539. doi: 10.2174/1568026054367610

    8. [8]

      (8) Lynch, S. S.; Cheng, C. M.; Yee, J. L. Ann. Pharmacother. 2006, 40, 1293. doi: 10.1345/aph.1G584(8) Lynch, S. S.; Cheng, C. M.; Yee, J. L. Ann. Pharmacother. 2006, 40, 1293. doi: 10.1345/aph.1G584

    9. [9]

      (9) Alicino, I.; Giglio, M.; Manca, F.; Bruno, F.; Puntillo, F. Pain 2012, 153, 245. doi: 10.1016/j.pain.2011.10.002(9) Alicino, I.; Giglio, M.; Manca, F.; Bruno, F.; Puntillo, F. Pain 2012, 153, 245. doi: 10.1016/j.pain.2011.10.002

    10. [10]

      (10) Sanford, M. CNS Drugs 2013, 27, 989. doi: 10.1007/s40263-013-0107-5(10) Sanford, M. CNS Drugs 2013, 27, 989. doi: 10.1007/s40263-013-0107-5

    11. [11]

      (11) Sasaki, T.; Kobayashi, K.; Kohno, T.; Sato, K. FEBS Lett. 2000, 466, 125. doi: 10.1016/S0014-5793(99)01772-X(11) Sasaki, T.; Kobayashi, K.; Kohno, T.; Sato, K. FEBS Lett. 2000, 466, 125. doi: 10.1016/S0014-5793(99)01772-X

    12. [12]

      (12) Wang, C. Z.; Jiang, H.; Qi, Z.W. Prog. Biochem. Biophys. 2003, 30, 537. [王承忠, 蒋辉, 戚正武. 生物化学与生物物理进展, 2003, 30, 537.](12) Wang, C. Z.; Jiang, H.; Qi, Z.W. Prog. Biochem. Biophys. 2003, 30, 537. [王承忠, 蒋辉, 戚正武. 生物化学与生物物理进展, 2003, 30, 537.]

    13. [13]

      (13) Kolosov, A.; Aurini, L.;Williams, E. D.; Cooke, I.; odchild, C. S. Pain Med. 2011, 12, 923. doi: 10.1111/pme.2011.12.issue-6(13) Kolosov, A.; Aurini, L.;Williams, E. D.; Cooke, I.; odchild, C. S. Pain Med. 2011, 12, 923. doi: 10.1111/pme.2011.12.issue-6

    14. [14]

      (14) Fedosova, A. E.; Moshkovskiic, S. A.; Kuznetsovac, K. G.; Oliverab, B. M. Biochemistry-Moscow+Series B: Biomed. Chem. 2012, 6, 107.(14) Fedosova, A. E.; Moshkovskiic, S. A.; Kuznetsovac, K. G.; Oliverab, B. M. Biochemistry-Moscow+Series B: Biomed. Chem. 2012, 6, 107.

    15. [15]

      (15) Kolosov, A.; odchild, C. S.; Cooke, I. Pain Med. 2010, 11, 262. doi: 10.1111/pme.2010.11.issue-2(15) Kolosov, A.; odchild, C. S.; Cooke, I. Pain Med. 2010, 11, 262. doi: 10.1111/pme.2010.11.issue-2

    16. [16]

      (16) Zhan, D. L;Wang, S.; Han,W.W.; Liu, J. S. Acta Chim. Sin. 2012, 70, 217. [詹冬玲, 王嵩, 韩葳葳, 刘景圣, 化学学报, 2012, 70, 217.] doi: 10.6023/A1108313(16) Zhan, D. L;Wang, S.; Han,W.W.; Liu, J. S. Acta Chim. Sin. 2012, 70, 217. [詹冬玲, 王嵩, 韩葳葳, 刘景圣, 化学学报, 2012, 70, 217.] doi: 10.6023/A1108313

    17. [17]

      (17) Zhang, Q. Q.; Yao, Q. Z.; Zhang, S. P.; Bi, L. M.; Zhou, Z. G.; Zhang, J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 371. [张青青, 姚其正, 张生平, 毕乐明, 周之光, 张骥. 物理化学学报, 2014, 30, 371.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201312192(17) Zhang, Q. Q.; Yao, Q. Z.; Zhang, S. P.; Bi, L. M.; Zhou, Z. G.; Zhang, J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 371. [张青青, 姚其正, 张生平, 毕乐明, 周之光, 张骥. 物理化学学报, 2014, 30, 371.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201312192

    18. [18]

      (18) Hou, T. J.; Xu, X. J. Curr. Pharm. Des. 2004, 10, 1011. doi: 10.2174/1381612043452721(18) Hou, T. J.; Xu, X. J. Curr. Pharm. Des. 2004, 10, 1011. doi: 10.2174/1381612043452721

    19. [19]

      (19) Ding, J. J.; Ding, X. Q.; Zhao, L. F.; Chen, J. S. Prog. Chem. 2005, 17, 130. [丁俊杰, 丁晓琴, 赵立峰, 陈冀胜. 化学进展, 2005, 17, 130.](19) Ding, J. J.; Ding, X. Q.; Zhao, L. F.; Chen, J. S. Prog. Chem. 2005, 17, 130. [丁俊杰, 丁晓琴, 赵立峰, 陈冀胜. 化学进展, 2005, 17, 130.]

    20. [20]

      (20) Audie, J.; Swanson, J. Chem. Biol. Drug. Des. 2013, 81, 50. doi: 10.1111/cbdd.2012.81.issue-1(20) Audie, J.; Swanson, J. Chem. Biol. Drug. Des. 2013, 81, 50. doi: 10.1111/cbdd.2012.81.issue-1

    21. [21]

      (21) Hou, T. J.; Li, N.; Li, Y. Y.;Wang,W. J. Proteome Res. 2012, 11, 2982. doi: 10.1021/pr3000688(21) Hou, T. J.; Li, N.; Li, Y. Y.;Wang,W. J. Proteome Res. 2012, 11, 2982. doi: 10.1021/pr3000688

    22. [22]

      (22) Hou, T. J.; Li, Y. Y.;Wang,W. Bioinformatics 2011, 27, 1814. doi: 10.1093/bioinformatics/btr294(22) Hou, T. J.; Li, Y. Y.;Wang,W. Bioinformatics 2011, 27, 1814. doi: 10.1093/bioinformatics/btr294

    23. [23]

      (23) Hou, T. J.; Xu, Z.; Zhang,W.; McLaughlin,W. A.; Case, D. A.; Xu, Y.;Wang,W. Mol. Cell. Proteomics 2009, 8, 639. doi: 10.1074/mcp.M800450-MCP200(23) Hou, T. J.; Xu, Z.; Zhang,W.; McLaughlin,W. A.; Case, D. A.; Xu, Y.;Wang,W. Mol. Cell. Proteomics 2009, 8, 639. doi: 10.1074/mcp.M800450-MCP200

    24. [24]

      (24) Ding, J. J.; Ding, X. Q.; Zhao, L. F.; Chen, J. S. Acta Pharm. Sin. 2005, 40, 340. [丁俊杰, 丁晓琴, 赵立峰, 陈冀胜. 药学学报, 2005, 40, 340.](24) Ding, J. J.; Ding, X. Q.; Zhao, L. F.; Chen, J. S. Acta Pharm. Sin. 2005, 40, 340. [丁俊杰, 丁晓琴, 赵立峰, 陈冀胜. 药学学报, 2005, 40, 340.]

    25. [25]

      (25) Atkinson, R. A.; Kieffer, B.; Dejaegere, A.; Sirockin, F.; Lefevre, J. F. Biochemistry 2000, 39, 3908. doi: 10.1021/bi992651h(25) Atkinson, R. A.; Kieffer, B.; Dejaegere, A.; Sirockin, F.; Lefevre, J. F. Biochemistry 2000, 39, 3908. doi: 10.1021/bi992651h

    26. [26]

      (26) Nielsen, K. J.; Adams, D.; Thomas, L.; Bond, T.; Alewood, P. F.; Craik, D. J.; Lewis, R. J. J. Mol. Biol. 1999, 289, 1405. doi: 10.1006/jmbi.1999.2817(26) Nielsen, K. J.; Adams, D.; Thomas, L.; Bond, T.; Alewood, P. F.; Craik, D. J.; Lewis, R. J. J. Mol. Biol. 1999, 289, 1405. doi: 10.1006/jmbi.1999.2817

    27. [27]

      (27) Richard, J. L.; Katherine, J. N.; David, J. C.; Marion, L. L.; Denise, A. A.; Iain, A. S.; Tudor, L.; David, J. A.; Trudy, B.; Linda, T.; Aluu, J.; Jodi-Lea, M.; Roger, D.; Peter, R. A.; Paul, F. A. J. Biol. Chem. 2000, 275, 35335. doi: 10.1074/jbc.M002252200(27) Richard, J. L.; Katherine, J. N.; David, J. C.; Marion, L. L.; Denise, A. A.; Iain, A. S.; Tudor, L.; David, J. A.; Trudy, B.; Linda, T.; Aluu, J.; Jodi-Lea, M.; Roger, D.; Peter, R. A.; Paul, F. A. J. Biol. Chem. 2000, 275, 35335. doi: 10.1074/jbc.M002252200

    28. [28]

      (28) Mason, J. S. Computer-Assisted Drug Design; Science Press: Beijing, 2007; p 307.(28) Mason, J. S. Computer-Assisted Drug Design; Science Press: Beijing, 2007; p 307.

    29. [29]

      (29) Cerius 2 User Guide; Molecular Simulations Inc: San Die , 2000.(29) Cerius 2 User Guide; Molecular Simulations Inc: San Die , 2000.

    30. [30]

      (30) Drwal, M. N.; Griffith, R. Drug Discovery Today: Technologies 2013, 10, e395.(30) Drwal, M. N.; Griffith, R. Drug Discovery Today: Technologies 2013, 10, e395.

    31. [31]

      (31) Wilson, G. L.; Lill, M. A. Future Med. Chem. 2011, 3, 735. doi: 10.4155/fmc.11.18(31) Wilson, G. L.; Lill, M. A. Future Med. Chem. 2011, 3, 735. doi: 10.4155/fmc.11.18

    32. [32]

      (32) G rge, P. M.; Ramachandran, J. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 1995, 35, 307. doi: 10.1146/annurev.pa.35.040195.001515(32) G rge, P. M.; Ramachandran, J. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 1995, 35, 307. doi: 10.1146/annurev.pa.35.040195.001515

    33. [33]

      (33) Pallaghy, P. K.; Nielsen, K. J.; Craik, D. J.; Norton, R. S. Protein Sci. 1994, 3, 1833. doi: 10.1002/pro.v3:10(33) Pallaghy, P. K.; Nielsen, K. J.; Craik, D. J.; Norton, R. S. Protein Sci. 1994, 3, 1833. doi: 10.1002/pro.v3:10

    34. [34]

      (34) Adams, D. J.; Berecki, G. Biochim. Biophys. Acta 2013, 1828, 1619. doi: 10.1016/j.bbamem.2013.01.019(34) Adams, D. J.; Berecki, G. Biochim. Biophys. Acta 2013, 1828, 1619. doi: 10.1016/j.bbamem.2013.01.019

    35. [35]

      (35) Kazuki, S.; Cecile, R.; Nicole, M. M.; Toru, S.; Akira, O.; Atsuko, O.; Jae, I. K.; Toshiyuki, K.; Masami, T.; Michael, S. FEBS Lett. 1997, 414, 480. doi: 10.1016/S0014-5793(97)01056-9(35) Kazuki, S.; Cecile, R.; Nicole, M. M.; Toru, S.; Akira, O.; Atsuko, O.; Jae, I. K.; Toshiyuki, K.; Masami, T.; Michael, S. FEBS Lett. 1997, 414, 480. doi: 10.1016/S0014-5793(97)01056-9

    36. [36]

      (36) Nielsen, K. J.; Adams, D. A.; Alewood, P. F.; Lewis, R. J.; Thomas, L.; Schroeder, T.; Craik, D. J. Biochemistry 1999, 38, 6741. doi: 10.1021/bi982980u(36) Nielsen, K. J.; Adams, D. A.; Alewood, P. F.; Lewis, R. J.; Thomas, L.; Schroeder, T.; Craik, D. J. Biochemistry 1999, 38, 6741. doi: 10.1021/bi982980u

    37. [37]

      (37) Mould, J.; Yasuda, T.; Schroeder, C. I.; Beedle, A. M.; Doering, C. J.; Zamponi, G.W.; Adams, D. J.; Lewis, R. J. J. Biol. Chem. 2004, 279, 34705.(37) Mould, J.; Yasuda, T.; Schroeder, C. I.; Beedle, A. M.; Doering, C. J.; Zamponi, G.W.; Adams, D. J.; Lewis, R. J. J. Biol. Chem. 2004, 279, 34705.

    38. [38]

      (38) Van Petegem, F.; Minor, D. L. Biochem. Soc. Trans. 2006, 34, 887. doi: 10.1042/BST0340887(38) Van Petegem, F.; Minor, D. L. Biochem. Soc. Trans. 2006, 34, 887. doi: 10.1042/BST0340887

    39. [39]

      (39) Kajuti, S.; Cecile, R.; Nicole, M. M.; Toru. S.; Atsuko, O. FEBS Lett. 2000, 469, 147. doi: 10.1016/S0014-5793(00)01263-1(39) Kajuti, S.; Cecile, R.; Nicole, M. M.; Toru. S.; Atsuko, O. FEBS Lett. 2000, 469, 147. doi: 10.1016/S0014-5793(00)01263-1

    40. [40]

      (40) Kazuki, S.; Cecile, R.; Nicole, M. M.; Toru, S.; Atsuko, O.; Kazushi, M.; Catherine, V. R.; Masami, T.; Michael, J. S. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2000, 269, 254. doi: 10.1006/bbrc.2000.2284(40) Kazuki, S.; Cecile, R.; Nicole, M. M.; Toru, S.; Atsuko, O.; Kazushi, M.; Catherine, V. R.; Masami, T.; Michael, J. S. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2000, 269, 254. doi: 10.1006/bbrc.2000.2284

    41. [41]

      (41) Lew, M. J.; Flinn, J. P.; Pallaghy, P. K.; Murphy, R.; Whorlow, S. L.;Wright, C. E.; Norton, R. S.; Angus, J. A. J. Biol. Chem. 1997, 272, 12014. doi: 10.1074/jbc.272.18.12014(41) Lew, M. J.; Flinn, J. P.; Pallaghy, P. K.; Murphy, R.; Whorlow, S. L.;Wright, C. E.; Norton, R. S.; Angus, J. A. J. Biol. Chem. 1997, 272, 12014. doi: 10.1074/jbc.272.18.12014

    42. [42]

      (42) Nadasdi, L.; Yamashiro, D.; Chung, D.; Tarczy-Hornoch, K.; Adriaenssens, P.; Ramachandran, J. Biochemistry 1995, 34, 8076. doi: 10.1021/bi00025a013

      (42) Nadasdi, L.; Yamashiro, D.; Chung, D.; Tarczy-Hornoch, K.; Adriaenssens, P.; Ramachandran, J. Biochemistry 1995, 34, 8076. doi: 10.1021/bi00025a013

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  279
  • 文章访问数:  749
  • HTML全文浏览量:  28
文章相关
  • 发布日期:  2014-10-30
  • 收稿日期:  2014-07-16
  • 网络出版日期:  2014-09-17
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章