金银花中绿原酸及其异构体三维结构的生物信息学研究

沈 霞 谭亚芳 刘 清 陕西中医学院药学院 (西安 712046)

金银花是我国中医临床常用的中药之一。有研究表明,金银花中主要的抗病毒成分为绿原酸。绿原酸主要存在于茎皮类药用植物中,具有广泛的药理作用[1]。绿原酸具有抗菌、抗病毒、增高白血球、保肝利胆、抗肿瘤、降血压、降血脂、清除自由基和兴奋中枢神经系统等作用。有文献报道绿原酸对常见呼吸道病毒有较强的抑制作用[2]。绿原酸除具有抗病毒作用以外,还能够通过诱生 a-IFN,达到多种免疫调节作用。然而,尚未见到有关绿原酸三维结构构效关系的研究报道。

计算机辅助药物设计的方法始于 1980年代早期,是应用量子力学、分子动力学、构效关系等基础理论数据研究药物对酶、受体等的作用的药效模型,从而达到阐明药物作用的分子机制,并在此基础上设计药物目的[3,4]。本研究应用 SYBYl软件优化并得到绿原酸及其异构体的三维结构,在此基础上采用计算机辅助的药物设计中的结合位点分析法研究金银花中抗病毒成分绿原酸及其异构体的结构差异。本研究拟阐明绿原酸及其异构体结构主要差异,为设计、筛选抗流感病毒的先导化合物奠定结构基础。

1 实验部分 1.1 绿原酸及其异构体二维结构的获得 首先通过 CHEM LINK数据库(http://www.chemblink.com/asp/searching.asp)得到绿原酸(CAS NO:327-97-9),新绿原酸(CAS NO:906-33-2),隐绿原酸(CAS NO:905-99-7),绿原酸半水化合物(CAS NO:6001-76-9)二维结构的平面图。

1.2 三维结构的优化 首先,使用 chembiodraw软件将绿原酸及其异构体分子的平面结构画出来,将此三维结构直接导入 SYBYL软件中。由于绿原酸及其异构体在优化时的最低能量值存在差异,本研究以绿原酸优化时的最低能量值为基准,将其它 3个异构体的三维结构的最低能量值优化至 5.250左右。

1.3 三维结构的叠合分析 本研究将绿原酸及其异构体四个分子置于同一数据库中,并用 Align方法进行叠合。此外,在 SYBYL中分析对比优化后各个分子结构,并分别测量绿原酸及其异构体的三维结构中园子的键长、键角旋转角。

2 结 果 2.1 绿原酸及其异构体的三维结构的获得 用 SYBYL软件优化后得到绿原酸及其异构体的三维结构的结果如图 1所示。图中自上而下依次是绿原酸、新绿原酸、隐绿原酸及绿原酸半水化合物。

2.2 三维结构的叠合分析 本研究将绿原酸及其异构体的三维结构优化并叠合,结果如图 2所示。从图 2中我们可以发现四个结构的 A苯环及连接两个苯环的链的结构的重合度很高,差异较小,而 B苯环的结构的重合度很低,差异较大。

3 结 论 3.1 平面结构图显示绿原酸及其异构体的结构差异是体现在碳原子的手性上 图 1和图2均显示绿原酸、新绿原酸和绿原酸半水化合物三者的基本骨架差异较小,三维结构的差异主要是空间取向的差异。测量结果显示:上述三个化合物的三维结构结构中对应碳链旋转角的差异主要分布在苯环与碳链的连接处以及各个取代基处。

3.2 绿原酸与其半水化合物的二级结构差异并不明显 然而图 1显示,绿原酸与其半水化合物的三维结构的 14位羧基在构象上存在明显的差异。绿原酸中 14位羧基与苯环的夹角为 302.8度,而绿原酸半水化合物中 14位羧基与苯环的夹角为 57.4度,水分子的存在极大对了影响了绿原酸的空间结构。

3.3 药物结构的计算机分析方法作为一种新兴的分析方法 阐明了绿原酸与其异构体在三维结构上的主要差异。方法实用、快捷,为其它中药有效成分的三维结构研究提供思路。

[1]李弟灶.金银花抗病毒有效成分双抗素类似物的合成与活性研究[D].中国协和医科大学,2008.

[2]潘 空明,王雪峰,闫丽娟,等.金银花提取物体外抗甲型流感病毒 FM1株的研究[J].中国中医药信息杂志,2007,14(6):37-38.

[3]Ribeiro J P,Andr é S.Lectin-Based Drug Design:Combined Strategy to Identify Lead Compounds using STD NM R Spectroscopy,Solid-phase Assays and Cell Binding for a Plant Toxin Model[J].ChemMedChem,2010,99(8):891-901

[4]Kapetanovic I M.Computer-aided drug discovery and development(CADDD): In silico-chemico-biological approach[J].Chemico-biological interactions,2008,171(2):165-176.