拓扑替康和抗病毒药物耐药性机制的研究

【摘要】很多药物的长期用药会出现耐药性，降低甚至丧失临床疗效。耐药性根据其发生的原因分为天然耐药性和获得性耐药性两类，而药物靶点的突变是获得性耐药性产生的最主要的原因之一。因此，研究药物靶点突变对蛋白结构以及药物-靶点相互作用产生的影响，对揭示耐药性的分子机制以及设计出有效对抗耐药性的新药有重大的指导意义。在本论文中，我们首先采用了分子动力学模拟（MolecularDynamicsSimulations，MD）、拉伸动力学模拟（SteeredMolecularDynamicsSimulations，SMD）以及MM/GBSA（MolecularMechanics/GeneralizedBornSurfaceArea）结合自由能计算计算方法研究了DNA拓扑异构酶1型（DNATopoisomeraseI）中几个重要的耐药性突变（E418K、G503S和D533G）导致拓扑替康耐药性的分子机制。结果表明MM/GBSA和拉伸动力学两种不同模拟技术得到的预测结果与实验数据都可以很好的吻合。为了解释拓扑替康耐药性的机制，我们分析并比较了拓扑替康分别与野生型和突变体受体之间的相互作用模式。结果表明，E418K、G503S和D533G三种突变对拓扑替康与拓扑异构酶1型的结合都有非常明显的影响。其中，极性相互作用在拓扑替康对E418K、G503S和D533G突变体产生耐药性的过程中起到了关键性的作用。其次，我们研究了多种抗病毒药物（包括奥司他韦，扎那米韦和帕拉米韦）对2009H1N1甲型流感病毒神经氨酸苷酶突变体E119G产生耐药性的分子机制。MM/GBSA结合自由能的预测表明，神经氨酸苷酶E119G的突变对研究的三种药物都产生了不同程度的耐药性。三种药物耐药程度的排序为：扎那米韦>帕拉米韦>奥司他韦，这与实验的数据完全吻合。这三种抗病毒药物的耐药性主要是由神经氨酸苷酶与抑制剂之间不利于结合的极性相互作用的变化引起的。出乎我们预料的是，原本能够与抑制剂形成较强氢键相互作用的Glu119的突变对奥司他韦和帕拉米韦的结合能力并没有直接的影响。这种现象主要是由于配体和受体之间的极性去溶剂化自由能的调节作用导致的，真正导致这两种药物耐药性产生的原因是E119G突变间接诱导了配体小分子构象的改变。而对于扎那米韦，E119G的突变对小分子的结合既有直接的影响又有间接的影响。
【作者】潘培辰；
【导师】侯廷军；
【作者基本信息】苏州大学，无机化学，2014，硕士
【关键词】耐药性；拓扑异构酶1型；拓扑替康；神经氨酸酶；奥司他韦；扎那米韦；帕拉米韦；分子动力学；MM/GBSA；拉伸动力学；

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