开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)1. 研究背景随着抗生素的广泛使用,细菌耐药性不断增强,原因之一是细菌产生的能水解beta;-内酰胺环而使抗生素失活的beta;-内酰胺酶。
(陈照强, 刘一方 et al. 2011)根据beta;-内酰胺酶分子结构中氨基酸的不同,在分类学上,将该酶分为A,B,C,D 四类,其中B 类活性中心为1~2 个金属离子(通常为Zn2 ),且必须依赖金属离子才能发挥催化作用,所以称此类为金属beta;-内酰胺酶(metallo-beta-lactamases,MBLs),其活性可被离子螯合物EDTA、菲咯啉以及巯基化合物所抑制,但不被克拉维酸、舒巴坦等常见的beta;-内酰胺酶抑制剂抑制。
根据MBLs序列的不同又将其分为B1,B2,B3 三类,NDM-1为B1型MBLs,首次发现于一份分离于2008 年的肺炎克雷伯菌株样本中,与其它MBLs 相比NDM-1 的不同在于其拥有更广的水解谱,(孙明伟, 郑焙文 et al. 2010)NDM-1对于除多粘菌素外的所有beta;-内酰胺类抗生素都具有耐药性,NDM-1可以利用不同的金属辅因子来发挥自身水解作用(Kim, Cunningham et al. 2013),且其基因极易在细菌间水平扩散,使得新型抗NDM-1 药物研发迫在眉睫。
(房咪, 郑珩 et al. 2012)目前常用的药物设计方法可以分成两类,即基于小分子的药物设计(ligand-based drug design, LBDD)和基于受体生物大分子结构的药物设计(structure-based drug design, SBDD)。
SBDD 根据受体生物大分子(蛋白质、核酸等) 的三维结构[晶体结构、核磁共振(NMR)结构、低温电镜结构或计算机模拟结构],用理论计算和分子模拟方法建立小分子-受体复合物的三维结构,预测小分子-受体的相互作用,在此基础上设计与受体结合(活性)口袋互补的新分子。
虚拟筛选是上述药物设计方法的延伸和推广,可定义为:针对重要疾病特定靶标生物大分子的三维结构或定量构效关系(QSAR)模型,从现有小分子数据库中,搜寻与靶标生物大分子结合或符合QSAR 模型的化合物,进行实验筛选研究。
虚拟筛选可以从几十到上百万个分子中,发现有苗头的化合物,集中目标,大大降低实验筛选化合物数量,缩短研究周期,节约研究经费。
(李洪林, 沈建华 et al. 2005) 由于目前尚未出现临床可使用的抗NDM-1药物,而NDM-1晶体结构和活性位点已被研究发现,基于以上分析,本课题将进行基于受体生物大分子结构的药物设计,对天然小分子化合物库进行基于分子对接的虚拟筛选,以此为引导,对所筛选出潜在的抗NDM-1水解活性的天然化合物采用体外抗beta;-内酰胺酶水解活性测定方法进行准确验证,从而从大量化合物样本中快速发现真正的抗NDM-1水解的活性成分。
2.拟研究的问题1) 通过虚拟筛选寻找出潜在的抗NDM-1天然活性化合物2) 对所选出的化合物进行抑酶活性测试及评价3.拟采取的实验方案 实验一:分子对接分子对接可以预测配体的在受体活性位置的构象和取向。
