本发明实施例涉及药物化学
技术领域：
，具体涉及一种靶向ikkβ药物的虚拟筛选方法。
背景技术：
：ikkβ是ikk家族的主要成员之一，ikk(iκb激酶，inhibitorkappabkinase)是ikk/nf-κb通路的关键调控因子，由三个亚基组成：ikkα、ikkβ、ikkγ，ikkα、ikkβ具有激酶结构域，可发挥磷酸化功能，ikkγ是调节亚基。其中，ikkβ磷酸化iκbα(inhibitorofnf-κb)分子中ser32和ser36并诱导其降解，使nf-κb从复合体中解离后转运至细胞核启动下游基因的转录，因此，ikkβ是激活nf-κb经典途径的关键亚基。ikkβ活性受到上游激酶调节的同时，也参与调控与多种疾病相关的靶基因，尤其在肿瘤与炎症的发生发展过程中发挥重要作用，在炎症与肿瘤之间搭建了一座桥梁。ikkβ作为预防和治疗肿瘤潜在的靶点，与传统单纯以肿瘤细胞为靶点的治疗方法相比，不仅疗效明显提高，而且不易形成耐药性。因此，ikkβ抑制剂被认为是更为有效治疗肿瘤的候选药物，成为近年来人们研究的热点和重点之一。研究发现ikkβ的结合区域集中于20-30位氨基酸组成的甘氨酸环(glyloop)、95-100位氨基酸组成的atp结合区(atp-bindingsites)、166-194位氨基酸组成的活化环(activationloop)。熊果酸(ursolicacid)又名乌苏酸，是一种五环三萜类化合物，广泛存在于夹竹桃、枇杷等植物中。现代药理研究发现，其具有抗肿瘤、抗病毒、抑菌消炎、降血脂等功效。大量研究证实熊果酸在多种实体肿瘤中具有较强的抑制活性，且副作用小、毒性低，表明其在抗肿瘤药物开发中具有较大的应用潜力。但熊果酸存在着溶解性差、难以被机体吸收等难题，限制了其在临床的应用。因此，以熊果酸为先导化合物，有望开发出靶向ikkβ药物以满足抗肿瘤药物研究的需要。技术实现要素：为此，本发明实施例提供一种靶向ikkβ药物的虚拟筛选方法，以满足抗肿瘤药物研究的需要。为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：根据本发明实施例的第一方面，本发明实施例提供了一种靶向ikkβ药物的虚拟筛选方法，所述方法包括以下步骤：1)以熊果酸为配体，ikkβ(pdbid：4kik)为受体蛋白，采用分子对接软件，根据熊果酸与ikkβ对接后的结合构象，分析熊果酸与ikkβ的结合位点、结合能以及熊果酸的结合侧链基团；2)对熊果酸的结合侧链基团进行改造，采用分子对接软件，分析改造后的熊果酸与ikkβ的结合位点、结合能，初步筛选出具有较好结合效果的侧链基团；3)采用初步筛选出的侧链基团，对熊果酸进行分子改造得到熊果酸衍生物，采用分子对接软件，分析熊果酸衍生物与ikkβ的结合位点、结合能，初步确定靶向ikkβ药物。进一步地，采用igemdock分子对接软件，对接参数设置：群体大小(populationsize)设为200，子代数目(generations)设为70，解的个数(numberofsolutions)设为2。进一步地，结合能负值越大，则表示与ikkβ的结合能力越强。进一步地，步骤3中，采用分子叠合对熊果酸进行分子改造。进一步地，所述靶向ikkβ药物的结构式如式(ⅰ)所示：根据本发明实施例的第二方面，本发明实施例提供了上述的方法筛选出的靶向ikkβ药物在制备抗肿瘤药物中的应用。本发明实施例具有如下优点：本发明基于分子对接的原理和方法，对熊果酸进行侧链基团改造，筛选出一种具有较好对接能力的熊果酸衍生物，其在以熊果酸为先导物的抗肿瘤药物开发领域具有很好的应用价值和前景。附图说明为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。图1为熊果酸的结构式；图2为ikkβ的蛋白晶体结构；图3为熊果酸与ikkβ的分子对接分析示意图；图4为熊果酸c3位上的羟基进行侧链基团改造的示意图；图5为c3位上的羟基经r2改造后的熊果酸与ikkβ的分子对接分析示意图；图6为c3位上的羟基经r6改造后的熊果酸与ikkβ的分子对接分析示意图；图7为c3位上的羟基经r9改造后的熊果酸与ikkβ的分子对接分析示意图；图8为熊果酸c28位上的羧基进行侧链基团改造的示意图；图9为c28位上的羧基经r1’改造后的熊果酸与ikkβ的分子对接分析示意图；图10为c28位上的羧基经r2’改造后的熊果酸与ikkβ的分子对接分析示意图；图11为c28位上的羧基经r14’改造后的熊果酸与ikkβ的分子对接分析示意图；图12为熊果酸衍生物与ikkβ的分子对接分析示意图。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实验例1igemdock分子对接软件分析熊果酸与ikkβ的结合作用ikkβ为受体，其三维晶体结构来源于pdb蛋白数据库(id：4kik)；熊果酸为配体。igemdock分子对接软件直接导入受体和配体，对接参数设置：群体大小(populationsize)设为200，子代数目(generations)设为70，解的个数(numberofsolutions)设为2(下同)。运行得到熊果酸与ikkβ的结合能为-98.9kcaj/mol，说明熊果酸与ikkβ具有一定的结合能力。图3为熊果酸与ikkβ的分子对接分析示意图，熊果酸与ikkβ的结合位点为leu21，thr23，glu97，cys99，处于ikkβ的活性口袋内，其中熊果酸c3位上的羟基与ikkβ的glu97、cys99位点产生氢键结合，熊果酸c28位上的羧基与ikkβ的leu21、thr23位点产生氢键结合，表明熊果酸的结合侧链基团分别为c3位上的羟基和c28位上的羧基。实施例2igemdock分子对接软件分析熊果酸c3位上的不同侧链基团与ikkβ的结合作用根据实施例1的结果，对熊果酸c3位上的羟基进行侧链基团改造，选择的侧链基团r1～11见图4(侧链基团中的氢已省，下同)，采用igemdock分子对接软件分别分析改造后的熊果酸与ikkβ的结合作用。以侧链基团r2、r6、r9为示例，图5～7分别为改造后的熊果酸与ikkβ的分子对接分析示意图。由图可知，r2、r6、r9均能与glu97、cys99产生氢键结合，其中，r2的氨基氢原子深入atp结合区，与glu97、cys99形成氢键；r6的羧基氢原子和cys99形成氢键；r9的羰基氧原子、氨基氢原子与glu97、cys99形成氢键。c3位上的不同侧链基团的熊果酸与ikkβ的结合能的结果见表1。表1侧链基团结合能(kcaj/mol)r1-82.3r2-100.5r3-89.6r4-96.9r5-88r6-98.3r7-94.5r8-79.1r9-102.61r10-96.18r11-91.58结果表明：c3位上的羟基经r9改造后的熊果酸与ikkβ具有更低的结合能，-102.61kcaj/mol，说明相比于其他侧链基团，r9具有较好结合效果。实施例3igemdock分子对接软件分析熊果酸c28位上的不同侧链基团与ikkβ的结合作用根据实施例1的结果，对熊果酸c28位上的羧基进行侧链基团改造，选择的侧链基团r1’-14’见图8，采用igemdock分子对接软件分别分析改造后的熊果酸与ikkβ的结合作用。以侧链基团r1’、r2’、r14’为示例，图9～11分别为改造后的熊果酸与ikkβ的分子对接分析示意图。由图可知，r1’的醚基氧、r2’的酯基氧均与thr23形成氢键，表明c28位上的侧链基团能够深入gly环，未与atp结合区产生互作。r14’所在的侧链基团中的羰基氧原子、氨基氢原子分别与thr23、leu21形成氢键，表明c28位上的侧链基团深入gly环。c28位上的不同侧链基团的熊果酸与ikkβ的结合能的结果见表2。表2结果表明：c28位上的羟基经r14’改造后的熊果酸与ikkβ具有更低的结合能，-106.27kcaj/mol，说明相比于其他侧链基团，r14’具有较好结合效果。实施例4实施例2和实施例3初步筛选出的侧链基团r9和r14’，采用分子叠合的方式对熊果酸进行改造得到熊果酸衍生物，结构式如式(ⅰ)所示：igemdock分子对接软件分析熊果酸衍生物与ikkβ的结合作用图12为熊果酸衍生物与ikkβ的分子对接分析示意图。如图可知，c3位上的侧链基团中的羰基氧原子、氨基氢原子能分别与glu97、cys99形成氢键；c28位上的侧链基团中的羰基氧原子、氨基氢原子能分别与thr23、leu21形成氢键，表明c28位上的侧链基团深入gly环。选择ikk16(选择性的iκb激酶抑制剂)、imd0354(ikkβ抑制剂)和熊果酸进行对照，分别采用分子对接软件进行分析，不同化合物与ikkβ的结合能的结果见表3。表3名称结合能(kcaj/mol)ikk16-119.44imd0354-101.03熊果酸-100.07熊果酸衍生物-123.23结果表明：熊果酸衍生物具有更低的结合能，-123.23kcaj/mol，说明相比于其他化合物，熊果酸衍生物与ikkβ具有更好的结合效果，初步确定熊果酸衍生物为靶向ikkβ药物。虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种靶向ikkβ药物的虚拟筛选方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1)以熊果酸为配体，ikkβ(pdbid：4kik)为受体蛋白，采用分子对接软件，依据熊果酸与ikkβ对接后的结合构象，分析熊果酸与ikkβ的结合位点、结合能以及熊果酸的结合侧链基团；
2)对熊果酸的结合侧链基团进行改造，采用分子对接软件，分析改造后的熊果酸与ikkβ的结合位点、结合能，初步筛选出具有较好结合效果的侧链基团；
3)采用初步筛选出的侧链基团，对熊果酸进行分子改造得到熊果酸衍生物，采用分子对接软件，分析熊果酸衍生物与ikkβ的结合位点、结合能，初步确定靶向ikkβ药物。
2.根据权利要求1所述的靶向ikkβ药物的虚拟筛选方法，其特征在于，采用igemdock分子对接软件，对接参数设置：群体大小设为200，子代数目设为70，解的个数设为2。
3.根据权利要求1所述的靶向ikkβ药物的虚拟筛选方法，其特征在于，结合能负值越大，则表示与ikkβ的结合能力越强。
4.根据权利要求1所述的靶向ikkβ药物的虚拟筛选方法，其特征在于，步骤3中，采用分子叠合对熊果酸进行分子改造。
5.根据权利要求1所述的靶向ikkβ药物的虚拟筛选方法，其特征在于，所述靶向ikkβ药物的结构式如式(ⅰ)所示：
6.权利要求1～5任一项所述的方法筛选出的靶向ikkβ药物在制备抗肿瘤药物中的应用。
技术总结本发明实施例公开了一种靶向IKKβ药物的虚拟筛选方法，属于药物化学技术领域。所述方法包括以下步骤：以熊果酸为配体，IKKβ(PDB ID：4KIK)为受体蛋白，采用分子对接软件，分析熊果酸与IKKβ的结合位点、结合能以及熊果酸的结合侧链基团；采用分子对接软件，分析改造后的熊果酸与IKKβ的结合位点、结合能；初步筛选出具有较好结合效果的侧链基团；对熊果酸进行分子改造得到熊果酸衍生物，采用分子对接软件，初步确定靶向IKKβ药物。本发明基于分子对接的原理和方法，对熊果酸进行侧链基团改造，筛选出一种具有较好对接能力的熊果酸衍生物，其在以熊果酸为先导物的抗肿瘤药物开发领域具有很好的应用价值和前景。
技术研发人员：郭伟强;孙敏轩;马志俊
受保护的技术使用者：苏州科技大学
技术研发日：2020.03.10
技术公布日：2020.06.09
