胡萝卜软腐欧文氏菌的杀菌剂筛选及潜在靶标验证

【摘要】胡萝卜软腐欧文氏菌胡萝卜亚种(Erwiniacarotovorasubsp.carotovora,Ecc)是一种寄主广泛的植物致病菌,在世界范围内造成了巨大的经济损失。目前,防治Ecc的主要手段是改良品种和使用农药。改良品种的周期长,农药的作用靶标单一,因此开发新的农药和发现新的靶标迫在眉睫。本文旨在利用计算机辅助药物设计的方法筛选Ecc的杀菌剂并实验验证碱性磷酸酶是否是Ecc的潜在靶标。首先,采用支持向量机和人工神经网络建立杀菌剂识别模型。选取MDDR数据库中4,423个抗菌化合物和ACD数据库中4,423个无抗菌活性的化合物构建训练集和内部测试集。为了评估建立的模型的推广能力,选取DrugBank中314个化合物建立外部测试集。支持向量机和人工神经网络以18个分子描述符作为特征向量建立抗菌化合物识别模型。支持向量机建立的模型对训练集、内部测试集和外部测试集的总体预测准确率分别为92.28%、89.09%和90.12%。人工神经网络建立的模型对训练集、内部测试集和外部测试集的总体预测准确率分别为91.43%、88.42%和91.40%。使用建立的模型对Specs公司的约200,000个化合物进行分类、取并集,得到约75,000个潜在杀菌剂。然后,针对碱性磷酸酶、细胞壁糖基转移酶、核黄素合酶和泛酸激酶对分类得到的约75,000个化合物进行虚拟筛选。用同源模建的方法得到这四个酶的三维结构后用半柔性分子对接的方法筛选分类后的Specs化合物,分别选取打分排名前100的作为虚拟筛选结果。由于后三种酶作为细菌的潜在靶标已有报道,因此本文只对碱性磷酸酶为靶标的虚拟筛选结果进行后续实验验证。最后,对用碱性磷酸酶筛选到的化合物进行体外抑菌实验,同时测定对碱性磷酸酶的抑制活性。抑菌实验表明,三种化合物具有抑菌活性,其Specs编号分别为AG-664/15584557、AA-768/34978042、AE-641/30177051,对Eca的半抑制浓度分别为65.88±1.65μg/mL、63.04±1.75μg/mL和42.87±1.88μg/mL,表明这三种化合物对碱性磷酸酶有一定抑制作用。这说明碱性磷酸酶是Ecc的潜在杀菌靶标。
【作者】谢治明；
【导师】张红雨；
【作者基本信息】华中农业大学，生物化学与分子生物学，2014，硕士
【关键词】碱性磷酸酶；虚拟筛选；杀菌剂；靶标验证；同源模建；

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