反向?qū)討?yīng)用于靶點確證和藥物發(fā)現(xiàn)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上與傳統(tǒng)的分子對接相比，反向?qū)樱╥nverse or reverse docking）用于鑒定大量受體中給定配體的靶標(biāo)。反向?qū)涌捎糜诎l(fā)現(xiàn)現(xiàn)有藥物和天然化合物的新靶點、解釋藥物的分子機(jī)制和藥物重新定位找到藥物的替代適應(yīng)癥，以及檢測藥物不良反應(yīng)和藥物毒性。導(dǎo)語自2003年人類基因組計劃宣布完成以來，研究人員一直在努力尋找與特定表型相關(guān)的分子靶點。已經(jīng)開發(fā)了許多實驗技術(shù)用于新疾病靶標(biāo)的確證和先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)。此外，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)量的增長和計算能力的提高使得先導(dǎo)化合物的高通量計算篩選成為可能。分子對接是一種在給定配體中搜索蛋白質(zhì)中可能的結(jié)合姿勢并計算結(jié)合親和力的計算方法。因此

2、，越來越需要開發(fā)一種計算工具發(fā)現(xiàn)新的靶標(biāo)。通過發(fā)現(xiàn)不期望與先導(dǎo)化合物或現(xiàn)有藥物結(jié)合的靶點，可以嘗試消除不良副作用；或通過藥物重新定位擴(kuò)大藥物的適應(yīng)癥。受此驅(qū)動，反向?qū)臃绞皆絹碓绞艿疥P(guān)注。反向?qū)又校藗冊噲D找到可以結(jié)合特定配體的蛋白質(zhì)靶標(biāo)。必要的過程類似于正向?qū)臃椒?；?zhǔn)備數(shù)據(jù)集、尋找配體姿勢以及對復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行評分和排序。然而，高計算成本和蛋白間評分偏倚在內(nèi)的幾個問題使得反向?qū)舆^程相當(dāng)復(fù)雜。靶標(biāo)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫反向?qū)拥南葲Q條件是具有潛在配體結(jié)合區(qū)域信息的靶標(biāo)結(jié)構(gòu)集合。正確構(gòu)建靶標(biāo)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫是提高反向?qū)臃椒?zhǔn)確性和適用性的關(guān)鍵步驟。已經(jīng)開發(fā)了許多用于反向?qū)拥陌袠?biāo)數(shù)據(jù)庫；此外，為每種蛋白質(zhì)定義

3、適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合位點，對于計算效率和對接結(jié)果的準(zhǔn)確性也是重要的。受體的結(jié)合位點或結(jié)合口袋是受體的特定區(qū)域，其與配體結(jié)合形成相互作用。預(yù)定義的結(jié)合口袋有助于反向?qū)樱驗樗鼫p少了在配體和受體之間搜索適當(dāng)對接區(qū)域的時間。許多以前的研究中，結(jié)合口袋通常由具有至少一個與配體的重原子的距離范圍內(nèi)的一個重原子的那些殘基限定。主要有兩種獲得結(jié)合口袋的方法；一個是從蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫（PDB）復(fù)雜結(jié)構(gòu)中檢索結(jié)合口袋，另一個是使用結(jié)合口袋搜索程序。定義結(jié)合位點的自動過程是理想的，因為在反向?qū)舆^程中需要檢查大量的靶標(biāo)。反向?qū)庸ぞ叻聪驅(qū)舆^程中使用的分子對接程序與常規(guī)的對接方法相似。已經(jīng)開發(fā)了許多流行的對接程序，例如GOL

4、D，DOCK，AutoDock或Glide；在他們的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些修改，使整個過程在計算上更加高效和準(zhǔn)確。與常規(guī)對接方法相比，反向?qū)舆^程在計算上要求很高，因為它必須處理大量的蛋白質(zhì)靶標(biāo)。對接分?jǐn)?shù)的噪聲在靶標(biāo)確證中產(chǎn)生假陽性。特別地，與正向?qū)酉啾?，對接分?jǐn)?shù)的靶標(biāo)依賴性在反向?qū)又懈鼮殛P(guān)鍵。反向?qū)哟_定潛在靶標(biāo)的一般流程研究案例許多研究已經(jīng)將反向?qū)幼鳛橹饕椒ɑ蜃鳛榉治雠c小分子相關(guān)的廣譜靶標(biāo)的次要選擇。通過反向?qū)涌梢源_定新的疾病靶點、解釋物質(zhì)的分子機(jī)制，通過藥物重新定位找到已知藥物的替代適應(yīng)癥，并檢測藥物不良反應(yīng)和藥物毒性。研究人員選擇了特定的反向?qū)庸ぞ吆头?wù)器來滿足其特定的條件和目的

5、。案例一：反向?qū)哟_定綠茶有效組分的潛在抗腫瘤靶標(biāo)綠茶的主要成分如表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）、表沒食子兒茶素（EGC）、表兒茶素沒食子酸酯（ECG）和表兒茶素（EC）具有廣泛的抗腫瘤活性。其靶點的發(fā)現(xiàn)在揭示抗腫瘤機(jī)制中起重要作用。因此，為了確定茶多酚的潛在靶標(biāo)蛋白質(zhì)，研究人員采用了反向?qū)犹摂M篩選藥物靶點的方法。l 準(zhǔn)備茶多酚小分子的三維晶體結(jié)構(gòu)；l PDTD蛋白數(shù)據(jù)庫篩選出幾種具有抗腫瘤作用的臨床重要蛋白質(zhì)作為潛在受體，并做處理；l 基于AutoDock進(jìn)行反向?qū)雍Y選；l 結(jié)果分析篩選，如進(jìn)一步對接研究結(jié)合模式和分子動力學(xué)研究作用機(jī)制?；诜聪?qū)咏Y(jié)果，研究人員找到了茶多酚的幾個

6、潛在靶標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上就行分子對接研究結(jié)合口袋和結(jié)合模式研究，發(fā)現(xiàn)了靜電相互作用和氫鍵在茶多酚與靶標(biāo)結(jié)合過程中的重要作用。案例二：反向?qū)哟_定人參皂苷的潛在靶標(biāo)人參皂苷是人參的主要成分，在傳統(tǒng)的藥物中，人參被認(rèn)為具有許多疾病的治療價值。為了驗證經(jīng)驗觀察到的人參的效果，研究人員利用反向?qū)臃椒êY選與特定疾病相關(guān)的靶蛋白，大致流程如下：l 藥物靶標(biāo)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建；l 毒性和副作用相關(guān)蛋白質(zhì)靶標(biāo)的選擇；l 人參皂苷配體小分子和靶標(biāo)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)備；l 使用反向?qū)庸ぞ哌M(jìn)行反向?qū)雍Y選；基于對接打分和結(jié)合模式分析，研究人員發(fā)現(xiàn)人參皂苷的四種潛在靶蛋白，并發(fā)現(xiàn)了四個可能與副作用和毒性相關(guān)聯(lián)的蛋白?？偨Y(jié)反向?qū)訛?/p>

7、進(jìn)行下一步研究提供了潛在的靶標(biāo)蛋白列表。藥物靶標(biāo)確定是藥物發(fā)現(xiàn)的第一步，作為補(bǔ)充實驗方法的策略之一，反向?qū)右呀?jīng)成為確定給定化合物潛在靶標(biāo)的有效工具之一，不僅用于靶標(biāo)確證，而且還能預(yù)測毒性和不良副作用，也可用于發(fā)現(xiàn)藥物或天然化合物的未知新穎靶標(biāo)。由于反向?qū)邮腔趯拥乃幬锇袠?biāo)識別方法，為了明確的靶標(biāo)確證，應(yīng)考慮構(gòu)建潛在靶標(biāo)數(shù)據(jù)集、檢測結(jié)合位點或空腔、提高搜索算法和評分函數(shù)的準(zhǔn)確性。與其他基于結(jié)構(gòu)的靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)方法（如藥效團(tuán)、結(jié)合位點相似性和基于指紋交互的方法）相比，反向?qū)泳哂兄苯拥膬?yōu)勢。作為對接結(jié)果，產(chǎn)生靶標(biāo)與配體的結(jié)合模式是先導(dǎo)化合物優(yōu)化的有效方法。然而，與反向?qū)臃椒ㄓ嘘P(guān)的一些限制和幾個問

8、題，例如，靶標(biāo)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)集構(gòu)造問題、由于高計算成本而不能考慮受體靈活性，以及對接評分偏差。如果這些限制和問題得到充分的解決，那么反向?qū)泳统蔀樗幬锇l(fā)現(xiàn)真正有用的工具，。參考1. Lee A, Lee K, Kim D. Using reverse docking for target identification and its applications for drug discoveryJ. Expert opinion on drug discovery, 2016, 11(7): 707-715.2. Zheng R, Chen T, Lu T. A comparative reverse docking strategy to identify potential antineoplastic targets of tea functional components and binding modeJ. International journal of molecular sciences, 2011, 12(8): 5200-5212.3. Park K