來自華東理工大學,大連理工大學,中科院上海藥物研究所等處的研究人員發表了題為“Free energy landscape for the
binding process of Huperzine A to
acetylcholinesterase”的文章,研發出了配體-受體結合自由能全景圖(binding free energy
landscape)構建方法,由自由能全景圖可以獲得準確的配體-受體結合熱力學和動力學參數,預測藥物的藥效。相關成果公布在PNAS雜志上。
文章的通訊作者分別是上海藥物研究所蔣華良研究員,華東理工大學藥學院李洪林博士,以及美國Rice大學理論生物物理研究所José N.
Onuchic院士(上海藥物所兼職教授),第一作者為大連理工大學白芳博士。
30多年來,基于結構的藥物設計(structure-based drug design, SBDD)發展迅速,基于分子對接(molecular
docking)的虛擬篩選(virtual
screening)等方法已經成為藥物發現的常規工具。然而,目前的SBDD方法是基于“分子與靶標的結合親和力(binding
affinity)越強,藥效越好”的理念發展起來的,在藥物設計過程中僅僅考慮藥物-受體的結合強度。因此,目前的SBDD方法不能預測藥物的藥效,正如Jeff
Blaney教授在回顧SBDD簡要歷史的綜述中所說的那樣:現有藥物設計方法是“設計容易,評價難”,主要原因是現有的理論計算方法不能準確預測藥物-
受體相互作用熱力學和動力學參數 (J Comput Aided Mol Des (2012) 26:13–14)。
蔣華良課題組堅持發展新的藥物設計新方法,多年來企圖解決這一難題,嘗試了多種方法,例如非平衡態分子動力學模擬,均未成功。近年來,他與華東理工大學李洪林等合作發展了能精確預測小分子-蛋白質結合方式的柔性分子對接方法和精確預測小分子-蛋白質結合自由能的理論計算方法。在此基礎上,他們又與Rice大學José
N. Onuchic等合作,將原先研究蛋白質折疊的能量全景圖理論(energy landscape
theory)和研究化學反應機理的過渡態理論(transition state
theory)應用于藥物-受體相互作用研究,發展了配體-受體結合自由能全景圖(binding free energy
landscape)構建方法,由自由能全景圖可以獲得準確的配體-受體結合熱力學和動力學參數,預測藥物的藥效。