[发明专利]一种基于增强采样分子动力学模拟的混合拟、抗雌激素干扰物的识别方法

说明书

本发明公开了一种基于增强采样分子动力学模拟的混合拟、抗雌激素效应的识别和预测方法，基于核受体变构和共调节因子调控机制，采用增强采样分子动力学模拟方法，通过识别局部和全局自由能最低点并进行动态轨迹聚类，提取配体化合物作用下雌激素受体α的稳态构象，并根据受体第12号螺旋稳定位置与共调节因子招募/抑制机制的关系，判断受测化合物的雌激素干扰效应，识别和预测拟性、抗性和混合拟、抗性干扰物。相比于传统体外实验方法，此方法成本低廉、效率更高，且避免了混合拟、抗性干扰物的细胞特异性问题；相比于已有的计算机辅助筛选方法，此方法能有效识别稳态构象，实现混合拟、抗雌激素干扰效应的预测。

技术领域

本发明属于使用计算机程序进行预测毒理学领域，具体涉及一种采用计算机软件的基于增强采样分子动力学模拟的核受体介导的拟性、抗性和混合拟、抗性内分泌干扰物筛选和预测方法。

背景技术

内分泌干扰物(endocrine disrupting chemicals,EDCs)指通过干扰内分泌系统造成有害影响的化合物。EDCs在环境介质^1,2、食物³甚至人体血液^4,5中都有广泛检出，其暴露会对人体健康造成一系列影响，并造成巨大的经济损失，欧盟因EDCs导致的疾病花费为2170亿美元，占国内生产总值的1.28％，而美国的达到3400亿美元，占国内生产总值的2.33％^6,7。因而，EDCs的识别与控制一直是全世界环境健康与安全领域研究的热点。EDCs的主要作用途径是通过与细胞核中的激素受体结合并改变其功能，从而导致干扰效应。在过去30年中，由于雌激素干扰物与生殖疾病⁸、出生缺陷⁹和乳腺癌¹⁰等风险之间的潜在关系，雌激素受体α(estrogen receptorα,ERα)成为关于EDCs的研究中最为广泛、最受关注的受体¹¹。

EDCs可以通过核受体产生激动或拮抗效应(即拟性或抗性效应)，也有大量EDCs可同时引起拟性和抗性，如部分双酚类物质可以对ERα产生混合拟、抗性效应^12,13。EDCs的拟性和抗性效应会激活不同的有害结局路径(adverse outcome pathway,AOP)并导致不同的有害结局(adverse outcome,AO)。拟雌激素效应会导致乳腺癌¹⁴，而抗雌激素效应则与生殖紊乱相关(AOP:200,https://aopwiki.org/)。混合拟、抗性效应通常具有细胞、组织特异性^15–17，比如，双酚A在肝细胞系中同时具有ERα的拟性和抗性，但在乳腺癌细胞和成骨瘤细胞系中只有ERα的拟性¹⁸。这意味着具有混合拟、抗性效应的EDCs会影响更大范围的组织¹⁹，而只通过一种细胞系的筛选方法是不完善的，容易产生假阴性^20,21。EDCs可能在一种细胞系中呈现纯拟性效应，而在另一种细胞系中呈现抗性效应^12,13，因此，亟需改善现有的基于细胞的筛选方法，以有效筛查拟性、抗性和混合拟、抗性物质。