分子对接虚拟筛选苓桂术甘汤中NF-κB抑制剂

周鹏

(安徽中医药大学中西医结合学院；安徽省中医药科学院中西医结合研究所；中药复方安徽省重点实验室，安徽 合肥 230012)

李雯婧,陈筱彤,汪剑虹

(安徽中医药大学药学院，安徽合肥 230012 )

丁婉雪

(安徽中医药大学中西医结合学院；安徽省中医药科学院中西医结合研究所，安徽 合肥 230012)

黄金玲

(安徽中医药大学中西医结合学院；安徽省中医药科学院中西医结合研究所；中药复方安徽省重点实验室，安徽 合肥 230012)

苓桂术甘汤(Ling-Gui-Zhu-Gan Decoction，LGZGD)出自汉代张仲景《伤寒杂病论》，是益气温阳、健脾化饮的经典名方，临床广泛应用于心血管疾病防治，包括不稳定型心绞痛、心律失常、心肌炎、慢性心力衰竭、心肾综合征等，疗效确切[1～3]。课题组前期开展的体内、外实验研究发现，苓桂术甘汤抑制急性心梗后心室重构的作用机制与抑制IKK/IκB/NF-κB信号通路的过度激活有关[4,5]，但其发挥NF-κB抑制活性的化学成分目前尚不清楚，因此，通过虚拟筛选苓桂术甘汤中的NF-κB抑制剂，对明确其药效物质基础和开发新药均具有十分重要意义。

中药复方发挥临床疗效关键在于中药中的有效化学成分与相应靶点结合后发挥药理作用，其本质是药物分子与受体的氨基酸残基结合形成药物-受体复合物，主要有静电作用、离子键、分子间氢键和范德华力等。分子对接技术作为一种重要的计算机辅助药物分子设计手段，主要用于研究蛋白质受体和药物小分子之间通过几何匹配和能量匹配从而相互识别实现计算机辅助药物筛选的过程[6]。Molecular Operating Environment (MOE)是常用的分子对接软件，当靶标蛋白的三维结构已知，分子对接技术结合虚拟筛选可完成目标先导化合物的活性筛选[7,8]。因此，本研究采用分子对接软件MOE，以苓桂术甘汤中文献报道的小分子化合物作为配体，与NF-κB靶点进行对接，根据两者结合能力打分结果，分析苓桂术甘汤中潜在的抑制NF-κB的活性成分，为进一步开发苓桂术甘汤和发现新型NF-κB抑制剂提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 靶标蛋白结构的获取和预处理

从蛋白质数据库中(http://www.rcsb.org)下载NF-κB的三维晶体结构(PDB ID: 1MY5)[9]。采用分子对接软件MOE(2008.10)对原始结构进行预处理，为蛋白质加氢，加电荷操作，删除水分子操作，能量优化后，运用Site Finder寻找出氨基酸残基结合位点的疏水性口袋，即保留靶点的可能活性区域。

1.2 小分子配体构建

从传统中药数据库TCMSP数据库中寻找苓桂术甘汤中4味中药茯苓、桂枝、白术和甘草相关活性化合物，根据成药性原则，选取同时满足口服生物利用度(Oral Bioavailability，OB)≥30%、类药性(Drug-Likeness，DL)≥0.18、相对分子量M<500、半衰期(Half Life，HF)≥4h的71个化学成分作为候选成分[10](见表1)。从PubChem 化合物数据库(http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov)下载71个小分子化学成分的3D结构，并通过ChemDraw软件转化成mol格式后，在MOE软件中对每个分子进行加氢处理及Minimize能量优化后，采用Flexible Alignment将其转化成柔性分子，用于对接。

表1 苓桂术甘汤中小分子化合物的化学信息

续表1

1.3 分子对接

用MOE-Dock模块，将配体与受体进行半柔性对接，放置函数选用Triangle Matcher、打分函数选用London dG，其余采用默认参数[11]，分别得到每个化合物与NF-κB的对接得分值，得分值越低，配体与受体结合越稳定，将通过得分值的高低和与氨基酸残基结合的数目评价化合物与靶点的结合活性。

2 结果

以NF-κB为靶点的分子对接结果采用MOE软件对候选药物与NF-κB活性位点进行分子对接，对接结果体现在最低对接结合能上，结合能越低说明配体与受体间的作用越强，即形成的复合物越稳定。排在前10%的化合物均是黄酮类化合物，且打分高低排序是槲皮素>柚皮素>异槲皮酚>甘草列酮>山奈酚>异鼠李素>甘草黄酮醇A，其中槲皮素与NF-κB活性位点的匹配度最高，说明槲皮素可作为天然的NF-κB抑制剂(表2)。通过分子对接结果的2D图(图1)，可以直观看出活性化合物与NF-κB的结合位点，主要有分子间氢键和π-π共轭，主要的氨基酸残基是Lys 218和Arg 274，说明这两个位点是主要结合位点。

表2 苓桂术甘汤较高活性化学成分与NF-κB靶点的对接情况

图1 苓桂术甘汤较高活性化学成分与NF-κB靶点氨基酸残基对接情况

3 结语

分子对接筛选中药复方中活性成分的研究并不多见，本研究以苓桂术甘汤为对象，采用分子对接技术虚拟筛选方中71个化合物抑制NF-κB活性的有效物质，发现黄酮类化合物槲皮素、柚皮素、异槲皮酚、甘草列酮、山奈酚、异鼠李素、甘草黄酮醇A均具有较高的抑制NF-κB活性，以槲皮素作用最优。本研究拓展了分子对接技术在中药复方药效物质基础与作用机制方面的应用，并从分子水平阐述了苓桂术甘汤防治慢性心力衰竭作用的机制，为深入开发苓桂术甘汤和发现新型NF-κB抑制剂提供一定的理论依据。