研究抑制剂OBA与胞内蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）的相互作用

研究抑制剂OBA与胞内蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）的相互作用

郭晓娜

（山东师范大学物理与电子科学学院，山东济南）

摘要：该工作采用分子动力学模拟和分子力学/泊松玻尔兹曼表面积(MM/PBSA)方法计算了抑制剂OBA与胞内蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）的结合能。结果表明与实验值非常吻合。此外，进一步研究了抑制剂、蛋白与复合物相对晶体结构的均方根偏差（RMSD）本研究不仅有助于更好的了解OBA与PTP1B的动力学与相互作用机制，而且还可为以PTP1B为靶标的有效药物的研发提供理论基础。

关键词：分子动力学模拟；抑制剂OBA；胞内蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）；分子力学/泊松玻尔兹曼表面积(MM/PBSA)

1.引言

Ⅱ型糖尿病是一种非常复杂难以治愈的疾病，易发生很多并发症。肥胖症是常见由于代谢紊乱引起的疾病。Ⅱ型糖尿病和肥胖症药物影响和威胁人们的身体健康。我们可以通过PTP1B抑制剂减少细胞内蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTP1B)的过度表达，增加胰岛素与瘦蛋白在体内就会增加。由此在原子水平上研究OBA与PTP1B的相互作用尤为重要和有意义。

分子动力学模拟被广泛应用于探讨蛋白质与抑制剂在原子水平上的相互作用.在蛋白质-抑制剂相互作用的研究中，结合自由能的计算是非常重要的。通过计算束缚自由能，可以判断结构的稳定性。到目前为止，计算蛋白质和蛋白质结合自由能的方法很多，可分为两类：两种不同状态的路径需要大量的采样和计算两种不同状态之间的自由能差。前者具有自由能扰动(FEP)和热力学积分(TI)，后者具有分子力学/泊松玻尔兹曼表面积(MM/PBSA)。FEP和TI是最精确、最严格的方法，但它们既昂贵又耗时。另外，由于这两种方法只能计算相对束缚自由能，因此在计算束缚能的应用上受到了很大的限制。另一方面，由于计算复杂度低，计算效率高，通常采用分子力学/泊松玻尔兹曼表面积(MM/PBSA)方法计算绝对束缚自由能。在阐明蛋白质-蛋白质和蛋白-抑制剂的相互作用方面取得了很大的成功。

在此工作中，在Amber力场环境下进行了分子动力学（MD）模拟，计算了复合物的结合自由能。溶剂化自由能用MM/PBSA法计算，熵贡献用Nmode法计算。这样可以得到的结合自由能与实验值非常吻合。并对OBA、PTP1B以及复合物进行了相关分析。

2.方法

分子动力学模拟

从蛋白质数据库(PDB：1C85)获得OBA与PTP1B复合物的初步结构。Modloop用于预测缺失的残差。AMBER14中带有ff12SB力场的Leap模块被用来添加复合物的所有缺失氢原子。这六个系统浸没在TIP3P水域的截断八面体周期盒中。从复合物表面到周期盒壁边缘的距离不小于10Å。为了保持系统的电中性，添加了平衡反离子。为了使系统平衡和能量最小化，采用了最陡下降法和共轭梯度极小法两个阶段。整个体系在0~300K范围内加热300ps，对复合物有10kcal/(mol·a2)-1的弱抑制作用。在模拟过程中，用Shake算法对氢原子的所有键进行约束。最后，分两步进行了2ns的MD模拟。在1ns中，每4ps保存一次配置采样，并将1250桢写到文件中。因此，我们可以从轨迹中得到大量的快照，这对于用MM/PBSA方法计算结合自由能是很有帮助的。

分子力学/泊松玻尔兹曼表面积(MM/PBSA)方法

本文采用MM/PBSA1方法计算了复合物的结合自由能。结合自由能ΔGbind如下：

4.结论

我们对复合物1C85进行了MD模拟，探讨了模拟过程中复合物的稳定性很好。用MM-PBSA方法计算的结合自由能与实验值吻合很好，证明了模拟与方法的准确性。希望我们的研究结果能够为PTP1B为靶标的高效药物的设计提供理论上的帮助。

参考文献

[1].Massova,I.&Kollman,P.A.Combinedmolecularmechanicalandcontinuumsolventapproach(MM-PBSA/GBSA)topredictligandbinding.Perspectivesindrugdiscoveryanddesign18,113-135(2000).