劉志強

鶴壁職業(yè)技術學院鶴壁市天然藥物研究與開發(fā)重點實驗室(河南 鶴壁 458030)

真菌感染是人類常見疾病，占醫(yī)院感染疾病的30%左右，隨著廣譜抗菌藥物和化學治療藥物的濫用、變異菌種的不斷增加，真菌感染率逐年上升[1]。病原生物學研究發(fā)現[2]真菌細胞膜與人類細胞膜的主要差別在于，前者的膜甾醇物質主要是麥角甾醇而后者為膽甾烷醇。因此，抑制病原真菌細胞膜麥角甾醇的合成，能有效抑制病原真菌的生長繁殖，而不影響人類細胞膜的穩(wěn)定[3]，是抗真菌藥物的理想靶標。

角鯊烯氧化酶是麥角甾醇合成的關鍵催化酶，抑制角鯊烯氧化酶能破壞麥角甾醇的合成，從而發(fā)揮抗真菌的藥理作用[4]。角鯊烯氧化酶是布萘替芬、特比萘芬等烯丙胺類抗真菌藥物的作用靶點，其抑制劑能對發(fā)癬菌、小孢子菌和表皮癬菌產生較強的殺菌作用[5]。布萘替芬、特比萘芬等烯丙胺類抗真菌藥物臨床療效確切，能有效治療手足癬[6]、皮膚淺部真菌感染[7]等疾病。但該類藥物仍有皮膚紅斑、灼熱、瘙癢等毒副作用[8]，加之耐藥型真菌的不斷涌現[9]，因此開發(fā)新一代低毒、高效角鯊烯氧化酶抑制劑迫在眉睫。本研究通過構建基于配體的HipHop藥效團模型，從數據庫中篩選新一代高效角鯊烯氧化酶抑制劑，并進行藥代動力學虛擬分析，以期發(fā)現新一代低毒、高效角鯊烯氧化酶抑制劑先導化合物。

1 材料與方法

1.1軟件與數據庫①化學分子Chemical Book數據庫(https://www.chemicalbook.cn/StructuredSearch.htm)；②藥學信息Drugbank數據庫(https://www.drugbank.ca//)；③化學成分繪制軟件ChemBio3D Ultra 14.0；④藥效團構建軟件Discovery studio 2016；⑤包含2000個化學小分子的MiniMaybridge數據庫；⑥SwissADME藥代動力學參數分析平臺(http://www.swissadme.com)。

1.2角鯊烯氧化酶抑制劑藥效團構建在Drugbank數據庫獲取已知的角鯊烯氧化酶抑制劑，包括布替萘芬、萘替芬特、特比萘芬3個上市藥物，以此構建基于配體結構的藥效團模型。應用Discovery Studio 2016軟件 Pharmacophores模塊進行藥效團分析，識別特征元素包括氫鍵受體(Hydrogen Bond Acceptor,HBA)、氫鍵供體(Hydrogen Bond Donor,HBD)、疏水中心(Hydrophobic Region,HP)、正電荷中心(Positive Ionizable,PI)、負電荷中心(Negative Ionizable,NI)、芳香環(huán)中心(Ring Aromoatic，RA)6種。藥效團設置參數：在Conformation Generation 參數組，將Conformation Generation 選擇BEST，構象上限數Maximum Conformation設為200，能量閾值 Energy Threshold設為10，點擊Save Conformations右邊的柵格，下拉列表中選擇 True，其他保持不變，點擊運行即可。

1.3篩選角鯊烯氧化酶抑制劑獲取分值(FitValue)最高的藥效團模型，以此為篩選模型，對包含2 000個化合物的MiniMaybridge數據庫進行虛擬篩選，得到符合角鯊烯氧化酶抑制劑藥效團特征的高分值化合物，進行下一步研究。

1.4潛在角鯊烯氧化酶抑制劑藥動學參數分析將從MiniMaybridge數據庫篩選得到的高分值化合物導入SwissADME藥代動力學參數分析平臺，分析其Lipinski參數、類藥學五原則等反映藥物在體內的吸收、分布、代謝的基本藥動學參數，探討其成藥可能性。

2 結果

2.1藥效團的構建結果與選擇通過Discovery Studio 2016軟件的運算，得到10個角鯊烯氧化酶抑制劑，每個藥效團模型的特征元素見表1、圖1，選取Rank排序最靠前的01號藥效團模型進行下一步篩選分析，該藥效團及其與布替萘芬、萘替芬特、特比萘芬的匹配情況(圖2)，包含兩端2個疏水集團，中間1個PI、1個RA。

表1 角鯊烯氧化酶抑制劑HipHop藥效團模型結果

注：紅色表示正電荷中心(P)；黃色表示芳香環(huán)中心(R)，藍色表示疏水集團(H)。圖1 角鯊烯氧化酶抑制劑最佳藥效團

a:布替萘芬;b:特比萘芬;c:萘替芬特。圖2 烯丙胺類抗真菌藥與最佳藥效團匹配情況

2.2角鯊烯氧化酶抑制劑篩選結果本研究發(fā)現布替萘芬、特比萘芬、萘替芬特與最佳藥效團模型HipHop1的匹配分數分別為4.00、3.94、2.95，平均匹配分數為3.63，見表2。從MiniMaybridge數據庫篩選得到分數>3.63的化合物共4個，結構見圖3。

表2 最佳藥效團模型HipHop1的篩選結果

注：a:SEW 03926，中文命名為(Z)-4-氨基-3,5-二氯-N′-((4-氯芐基)氧基)苯甲酰胺；b:GK 01508，中文命名為(Z)-N′-(((1-苯基-5-(三氟甲基)-1H-吡唑-4-羰基)氧基)-3,5-雙(三氟甲基)苯甲酰胺；c:KM 06990，中文命名為(Z)-2,2-二甲基-N′-(((3-(三氟甲基)苯甲酰基)氧基)-2H-色烯-6-羧酰亞胺；d:RJF 00984，中文命名為(E)-4-((3,5-二氯苯基)亞氨基)-6-亞氨基-1-(3-(三氟甲基)苯基)-1,3,5-三嗪烷-2-硫酮。圖3 篩選化合物的結構

2.3潛在先導化合物Lipinski參數將篩選出的潛在先導化合物導入SwissADME平臺，探討其Lipinski參數與成藥可能性。已知Lipinski規(guī)則為：分子量<500 g/moL，HBD<5，HBA<10，脂水分配系數<5，旋轉鍵數≤10，符合Lipinski規(guī)則的化合物具有較好的藥代動力學性質，在體內有更高的生物利用度，成藥性較大。本研究發(fā)現SEW 03926，KM 06990符合Lipinski規(guī)則，具有良好的成藥性，見表3。

表3 潛在先導化合物Lipinski參數

3 討論

傳統(tǒng)藥物設計漫長，且耗資巨大，計算機輔助藥物設計、網絡藥理學等新技術的出現加快了新藥研發(fā)進程、降低了研發(fā)成本[10]，其中基于藥效團模型的計算機輔助藥物設計是篩選新藥先導化合物的重要手段之一[11]。藥效團是基于藥物的特征性元素及其空間排列形式建立的模型，例如HBA、HBD、HP、PI、NI、RA等特征性元素及其空間排列形式[12]。唐春雷等[13]利用藥效團模型發(fā)現穿心蓮內酯類衍生物具有葡萄糖激酶激動劑的作用。有研究[14]利用藥效團模型預測了白術內酯的藥理作用機制，充分說明了藥效團在藥物研究中的重要作用。

綜上所述，本研究利用Discovery studio 2016軟件構建角鯊烯氧化酶抑制劑最佳藥效團，發(fā)現角鯊烯氧化酶抑制劑最佳藥效團包含兩端2個疏水集團，中間1個PI、1個RA，從MiniMaybridge數據庫篩選出4種潛在先導化合物，其中2種化合物符合Lipinski規(guī)則，具有良好的成藥性，為發(fā)現新一代角鯊烯氧化酶抑制劑先導化合物，提供了參考依據。