预测/验证多酚类化合物激活剂对Sirtuin与烟酰胺腺嘌呤结合效果影响的方法技术

本发明专利技术公开了一种预测/验证多酚类化合物激活剂对Sirtuin与烟酰胺腺嘌呤(NAD

【技术实现步骤摘要】
预测/验证多酚类化合物激活剂对Sirtuin与烟酰胺腺嘌呤结合效果影响的方法


[0001]本专利技术涉及膳食补充剂及生物医药
，具体涉及一种预测/验证多酚类化合物激活剂对Sirtuin与烟酰胺腺嘌呤(NAD
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)结合效果影响的方法。

技术介绍

[0002]哺乳动物Sirtuins是烟酰胺腺嘌呤(NAD
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)依赖的Ⅲ类去乙酰化酶家族，通过组蛋白脱乙酰化来调解细胞凋亡、线粒体生成、细胞应激、细胞衰老等重要生理学功能。人体内有七种Sirtuins(SIRT1～7)，分别有不同位置和作用。SIRT1、SIRT6和SIRT7主要位于细胞核中，SIRT2主要位于细胞质中，SIRT3、SIRT4和SIRT5主要位于线粒体中，它们有调解炎症、肿瘤、衰老等作用。在衰老过程中，机体内的NAD
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水平下降，影响Sirtuin的功能，并进一步形成负反馈循环，最终引发多种衰老相关的症状。因此，Sirtuin家族如今是抗衰老研究领域的热点之一。已发现的很多小分子化合物具有激活Sirtuin蛋白的作用。最初Sirtuin激活剂的筛选只应用于SIRT1，白藜芦醇作为第一批被发现的植物提取多酚化合物，可以将SIRT1的活性提高10倍左右，并被证明可以延长酵母的寿命。天然白藜芦醇主要来源于葡萄、蓝莓、树莓等果蔬。以白藜芦醇为代表的SIRT1激活剂在别构结合域与SIRT1结合，促进SIRT1中N末端与催化域的相互作用，从而提高SIRT1的活性。虽然很多研究已揭示白藜芦醇与SIRT1的相互作用机理，且白藜芦醇已被广泛用于膳食补充剂，白藜芦醇是否能直接作用于SIRT1以外的Sirtuin蛋白以及微观机理，如已被发现似有激活效果的SIRT3和SIRT5，目前并无定论(Kane,A.E.,&Sinclair,D.A.(2018).Sirtuins and NAD
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in the development and treatment of metabolic and cardiovascular diseases.Circulation research,123(7),868
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885.)。
[0003]白藜芦醇属于多酚类化合物。多酚类化合物按结构大致可分为类黄酮、鞣酸、酚酸和芪类，包括白藜芦醇，紫檀芪、橙皮苷、柚皮素、枳实黄酮、辛弗林、漆黄素、紫柳因、槲皮素、茶多酚、吡咯并喹啉醌(PQQ)等，它们的共同特点是具有良好的抗氧化活性，且有大量可以被从植物中提取是膳食补充剂的很好选择，因此有潜力作为Sirtuin的激活剂。但它们与Sirtuin蛋白的直接相互作用方式和激活效果同样缺少定论。
[0004]常规的实验方法验证Sirtuin激活剂的效果包括具有实验周期长，过程复杂，在一定时间成本下筛选不全面等问题。分子动力学模拟可以从微观角度观测激活剂与Sirtuin蛋白的结合位置、构象变化、稳定性和NAD
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与Sirtuin在激活剂影响下的结合情况变化，进行辅助筛选。常规的分子动力学模拟研究激活剂与Sirtuin蛋白结合和相互作用的方式一般研究激活剂与Sirtuin的单一配体体系获得激活剂与Sirtuin的结合信息，再用实验方法来验证对体系对NAD
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结合的影响。如同时考虑激活剂与Sirtuin的结合如何影响NAD
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与Sirtuin的结合，则常规方法存在对Sirtuin/激活剂/NAD
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体系构型没有进行充分优化导致系统没有跳出局部能量最低点的问题。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处，本专利技术提供了一种预测/验证多酚类化合物激活剂对Sirtuin与NAD
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结合效果影响的方法，通过一系列系统处理和基于副本交换的分子动力学模拟，使Sirtuin/激活剂/NAD
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体系达到全局能量最低点并获得稳态构型，通过对达到稳态构型的复合物体系进行稳定性和结合能的比较，用纯计算模拟的方法预测/验证多酚类化合物激活剂对Sirtuin与NAD
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结合效果的影响。本专利技术完成前，还未发现同方法流程在膳食补充剂领域，特别是在Sirtuin/激活剂/NAD
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蛋白质双分子体系中对激活剂效果进行验证筛选的应用。
[0006]一种预测/验证多酚类化合物激活剂对Sirtuin与NAD
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结合效果影响的方法，基于副本交换分子动力学模拟，具体包括步骤：
[0007](1)从PDB库中获取Sirtuin蛋白质结构；
[0008](2)用分子可视化软件建立所述多酚类化合物激活剂和NAD
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的结构文件；
[0009](3)通过分子对接将NAD
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对接至与Sirtuin蛋白质的结合口袋中，获得Sirtuin/NAD
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复合物体系结构；在此基础上将所述多酚类化合物激活剂对接到与Sirtuin蛋白质的结合口袋中，获得Sirtuin/激活剂/NAD
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复合物体系结构，并保留所述Sirtuin/NAD
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复合物体系结构作为对比；
[0010](4)通过AmberTools分别获得上述两种体系的复合物、受体和配体的拓扑文件、prmtop文件和inpcrd文件；
[0011](5)通过Acpype.py把步骤(4)中的拓扑文件转化为Gromacs格式；
[0012](6)在Gromacs中对两种复合物体系分别进行如下副本交换分子动力学模拟：首先对复合物体系分别进行能量最小化处理，然后将上述复合物体系溶解于盐溶液水盒子中并通过Na离子和Cl离子的作用达到电中性，得到复合物
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盐溶液体系并对其进行第一次正则系综下控温分子动力学处理和第二次能量最小化处理，随后通过第二次正则系综下控温处理和等温等压系综下的控温控压处理进一步对复合物
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盐溶液体系进行平衡化处理，最后对平衡体系建立副本并进行副本交换分子动力学计算；根据自由能最低点对应的构象获得Sirtuin/NAD
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和Sirtuin/激活剂/NAD
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两种复合物体系的稳态构象，并得到对应的运动轨迹文件；
[0013](7)对步骤(6)得到的两种复合物体系的运动轨迹文件分别在Gromacs中进行去溶剂化处理并进行CαRMSD计算和RMSF计算，判断所述多酚类化合物激活剂存在与否对应的复合物体系的稳定性变化；
[0014](8)在步骤(7)中获得的两种复合物体系的去溶剂化运动轨迹中按固定频率截取多张轨迹快照，结合步骤(4)中的复合物、受体和配体的prmtop文件，通过MMPB(GB)SA进行结合自由能计算，比较所述多酚类化合物激活剂存在与否对应的NAD
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与Sirtuin的结合能变化；
[0015](9)根据步骤(7)、(8)中所述的稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预测/验证多酚类化合物激活剂对Sirtuin与NAD
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结合效果影响的方法，其特征在于，基于副本交换分子动力学模拟，具体包括步骤：(1)从PDB库中获取Sirtuin蛋白质结构；(2)用分子可视化软件建立所述多酚类化合物激活剂和NAD
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的结构文件；(3)通过分子对接将NAD
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对接至与Sirtuin蛋白质的结合口袋中，获得Sirtuin/NAD
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复合物体系结构；在此基础上将所述多酚类化合物激活剂对接到与Sirtuin蛋白质的结合口袋中，获得Sirtuin/激活剂/NAD
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复合物体系结构，并保留所述Sirtuin/NAD
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复合物体系结构作为对比；(4)通过AmberTools分别获得上述两种体系的复合物、受体和配体的拓扑文件、prmtop文件和inpcrd文件；(5)通过Acpype.py把步骤(4)中的拓扑文件转化为Gromacs格式；(6)在Gromacs中对两种复合物体系分别进行如下副本交换分子动力学模拟：首先对复合物体系分别进行能量最小化处理，然后将上述复合物体系溶解于盐溶液水盒子中并通过Na离子和Cl离子的作用达到电中性，得到复合物
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盐溶液体系并对其进行第一次正则系综下控温分子动力学处理和第二次能量最小化处理，随后通过第二次正则系综下控温处理和等温等压系综下的控温控压处理进一步对复合物
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盐溶液体系进行平衡化处理，最后对平衡体系建立副本并进行副本交换分子动力学计算；根据自由能最低点对应的构象获得Sirtuin/NAD
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和Sirtuin/激活剂/NAD
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两种复合物体系的稳态构象，并得到对应的运动轨迹文件；(7)对步骤(6)得到的两种复合物体系的运动轨迹文件分别在Gromacs中进行去溶剂化处理并进行CαRMSD计算和RMSF计算，判断所述多酚类化合物激活剂存在与否对应的复合物体系的稳定性变化；(8)在步骤(7)中获得的两种复合物体系的去溶剂化运动轨迹中按固定频率截取多张轨迹快照，结合步骤(4)中的复合物、受体和配体的prmtop文件，通过MMPB(GB)SA进行结合自由能计算，比较所述多酚类化合物激活剂存在与否对应的NAD
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与Sirtuin的结合能变化；(9)根据步骤(7)、(8)中所述的稳定性变化和结合能变化的结果预测/验证所述多酚类化合物激活剂在Sirtuin/NAD
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体系中对NAD
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与Sirtuin结合效果的影响。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(6)中，所述副本交换分子动力学模拟的力场选择为AmberFF14SB、Amber99SB、gromacs54a7、GROMOS96或GAFF。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(6)中，通过steepest descents方法对每一种复合物体系进行能量最小化处理直至最大容许力收敛至1000kJ/mol/nm。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄易寒，李骏，汤小苏，
申请(专利权)人：杭州诺莘科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：