[发明专利]基于细菌脂肪酸合成途径中多靶点的抗菌剂虚拟筛选方法

说明书

本发明涉及一种基于细菌脂肪酸合成途径中多靶点的抗菌剂虚拟筛选方法。包括以下步骤：(1)获取细菌脂肪酸合成途径中多个靶点的三维结构；(2)对各靶点进行前期处理和优化，并确定其活性中心，设定活性口袋；(3)选取并整理用于筛选的小分子；(4)依据设定的活性口袋，采用两种分子对接软件，将小分子与靶点依次对接，并进行一致性打分；(5)以各靶点相应抑制剂的对接一致性评分为阳性参照，筛选各靶点可能的抑制剂(化合物)；(6)运用分子动力学模拟，研究代表化合物与各靶点间的作用模式。本发明可以揭示脂肪酸合成途径中不同靶点间的协同或组合作用规律。

技术领域

本发明涉及药物虚拟筛选领域，尤其是一种基于细菌脂肪酸合成途径中多靶点的抗菌剂虚拟筛选方法。

背景技术

细菌耐药性的出现和蔓延，使得使用抗生素治疗细菌感染变得愈发困难，严重威胁人类的健康。新型抗菌药物亟待开发。

依据相关代谢途径分析，在细菌新陈代谢的各类生化过程中，脂肪酸合成途径虽然共存于细菌和人类代谢过程，但参与脂肪酸合成途径的酶无同源性，因此是抗菌药物作用靶点的理想源。因为：(1)脂肪酸生物合成是细菌生物膜形成的必经过程，抑制其合成就干扰了生物膜形成，从而抑制细菌生长和繁殖；(2)传统抗菌药物的作用靶点多是干扰细菌体内氨基酸、核苷酸、氨基糖等小分子合成，或是这些小分子合成蛋白质、核酸、肽聚糖等的生化过程，因此容易产生耐药性和交叉感染性。而脂肪酸合成酶抑制剂的作用靶点及作用机制，能够克服细菌耐药性问题，对诸多耐药菌无交叉耐药；(3)虽然生物体中脂肪酸合成本质相同，但催化脂肪酸生物合成的酶系由两种类型，即FASⅠ和FASⅡ。FASⅠ存在于哺乳动物和真菌中，是一个多功能单链蛋白质，催化脂肪酸合成的全部活性中心都编码在同一条多肽链上。脂肪酸合成每一步反应都由这个大蛋白的不同功能域催化完成。而FASⅡ存在于细菌和植物中，由一些列独立的蛋白组成，脂肪酸合成每一步反应均由不同的单功能酶催化完成。虽然二者结构和功能相关，但没有总的序列同源性。

FASⅡ体系含有丰富的靶点资源可用于开发以对应耐药细菌感染，主要包括7种单功能酶，分别为酰基载体蛋白(ACP)、丙二酸单酰-CoA：ACP转酰酶(FabD)、β-酮脂酰-ACP-合成酶(KAS)、β-酮脂酰-ACP-还原酶(FabG)、β-羟酰-ACP-脱水酶(FabA、FabZ)、烯酰-ACP-还原酶(FabI、FabK、FabL)及酰基硫酯酶(PlsB)或PlsX/Y。β-酮脂酰-ACP-合成酶(KAS)有3种，分别为KASⅠ(FabB)、KASⅡ(FabF)和KASⅢ(FabH)。其中FabH催化丙二酸单酰-ACP与乙酰-CoA缩合成β-酮脂酰-ACP和CO₂，启动脂肪酸生物合成。FabB和FabF催化克莱森缩合反应，催化脂酰-ACP与丙二酸单酰-ACP缩合使脂肪酸链循环延长。FabB、FabF和FabH活性口袋入口的细微差异决定了各自的特性。β-酮脂酰-ACP-还原酶(FabG)为NADPH依赖性还原酶，催化乙酰乙酰-S-ACP的还原，将β-酮脂酰-ACP底物转化为β-羟酰基-ACP。羟酰ACP脱水酶FabA和FabZ为同工酶，催化脂肪酸合成中链循环延长的反应，将β-羟酰-ACP脱水生成反式-2-烯酰-ACP。FabA同时具有异构酶功能，参与不饱和脂肪酸合成，而FabZ则不能。烯酰-ACP-还原酶(ENR)包含四种酶，即FabI、FabK、FabL和FabV，催化脂肪酸合成每一循环的最后一步，通过辅因子NAD(P)H还原反式-2-烯酰-ACP上的双键。

综上所述，病原菌代谢网络中脂肪酸合成途径中的酶是抗菌药物作用靶点的理想来源。目前，对这些靶点的结构、活性位点、受体-配体间的作用机制已有初步的认识，但对靶点间的相互应影响及作用规律需要逐步揭示，依据多靶点间协同作用下进行抗菌剂虚拟筛选的策略和方法亟待开发。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种高效的抗菌剂的虚拟筛选方法。

本发明采用的技术方案是：

一种抗菌剂的虚拟筛选方法，具体步骤如下：