金銀花中綠原酸及其異構體三維結構的生物信息學研究

沈 霞 譚亞芳 劉 清 陜西中醫學院藥學院 (西安 712046)

金銀花是我國中醫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系統等作用。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,達到多種免疫調節作用。然而,尚未見到有關綠原酸三維結構構效關系的研究報道。

計算機輔助藥物設計的方法始于 1980年代早期,是應用量子力學、分子動力學、構效關系等基礎理論數據研究藥物對酶、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,并在此基礎上設計藥物目的[3,4]。本研究應用 SYBYl軟件優化并得到綠原酸及其異構體的三維結構,在此基礎上采用計算機輔助的藥物設計中的結合位點分析法研究金銀花中抗病毒成分綠原酸及其異構體的結構差異。本研究擬闡明綠原酸及其異構體結構主要差異,為設計、篩選抗流感病毒的先導化合物奠定結構基礎。

1 實驗部分 1.1 綠原酸及其異構體二維結構的獲得 首先通過 CHEM LINK數據庫(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)二維結構的平面圖。

1.2 三維結構的優化 首先,使用 chembiodraw軟件將綠原酸及其異構體分子的平面結構畫出來,將此三維結構直接導入 SYBYL軟件中。由于綠原酸及其異構體在優化時的最低能量值存在差異,本研究以綠原酸優化時的最低能量值為基準,將其它 3個異構體的三維結構的最低能量值優化至 5.250左右。

1.3 三維結構的疊合分析 本研究將綠原酸及其異構體四個分子置于同一數據庫中,并用 Align方法進行疊合。此外,在 SYBYL中分析對比優化后各個分子結構,并分別測量綠原酸及其異構體的三維結構中園子的鍵長、鍵角旋轉角。

2 結 果 2.1 綠原酸及其異構體的三維結構的獲得 用 SYBYL軟件優化后得到綠原酸及其異構體的三維結構的結果如圖 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 三維結構的疊合分析 本研究將綠原酸及其異構體的三維結構優化并疊合,結果如圖 2所示。從圖 2中我們可以發現四個結構的 A苯環及連接兩個苯環的鏈的結構的重合度很高,差異較小,而 B苯環的結構的重合度很低,差異較大。

3 結 論 3.1 平面結構圖顯示綠原酸及其異構體的結構差異是體現在碳原子的手性上 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,三維結構的差異主要是空間取向的差異。測量結果顯示:上述三個化合物的三維結構結構中對應碳鏈旋轉角的差異主要分布在苯環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構差異并不明顯 然而圖 1顯示,綠原酸與其半水化合物的三維結構的 14位羧基在構象上存在明顯的差異。綠原酸中 14位羧基與苯環的夾角為 302.8度,而綠原酸半水化合物中 14位羧基與苯環的夾角為 57.4度,水分子的存在極大對了影響了綠原酸的空間結構。

3.3 藥物結構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體在三維結構上的主要差異。方法實用、快捷,為其它中藥有效成分的三維結構研究提供思路。

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