反向对接应用于靶点确证和药物发现

与传统的分子对接相比，反向对接( inverse or reverse dockin)g 用于鉴定大量受体中给定配体的 靶标。反向对接可用于发现现有药物和天然化合物的新靶点、解释药物的分子机制和药物重 新定位找到药物的替代适应症，以及检测药物不良反应和药物毒性。DeckingProto fn of interestCITPossible 訂 in ding proteinrotElR target 35 million compoundsPraielnT-llgand com阳Astc diverse SKApo and hQlo fernm / proreln ccmplees wnh drug Ike ligandfictesilWe 21as pmteln-ligsnd 5呷1电卿PD& proteifi diLj bonk UniFrol; universal pro Ian rcsauri: TTD: thcrpculic Urget datdiMic. PDFD; potent kug hrgt datasc; DARF; drug 目曲 era rejrcLkjn target datRbase DlTOP: drug-induced TDMldty related proiem datRtiaser CSC： Cambridge s&ucnjriil database反向对接工具反向对接过程中使用的分子对接程序与常规的对接方法相似。已经开发了许多流行的对接程 序，例如GOLD, DOCK, AutoDock或Glide；在他们的基础上进行了一些修改，使整个过 程在计算上更加高效和准确。与常规对接方法相比，反向对接过程在计算上要求很高，因为 它必须处理大量的蛋白质靶标。对接分数的噪声在靶标确证中产生假阳性。特别地，与正向 对接相比，对接分数的靶标依赖性在反向对接中更为关键。Re verse clocking tools and serversProgramTarget data baseBinding cavityINVDOCKIn-house databaseprotein surface hrgely covered by sphere(1040 PDB for 38 proteins)probeTarFisDockPDTDResidues within 6.5 A from bound ligandsidla rgetNearly all protein structures in PDBDivide-andonquer docking approachAMICENoneArbitrary Cutting method and Pocket Search meihadV751451 broad representative proteinsUserdefinedi RAISEIn-hanse databaseRadius of 65 A around a reference ligandACTPPutative autophagi匚 protein structuresAmino add motif covering activi? sites反向对接确定潜在靶标的一般流程Revetse docking(b) Protein databases(d) Homology proteinsproteinsValidation via biaassay(f) Further validation viasliuclural biology研究案例许多研究已经将反向对接作为主要方法或作为分析与小分子相关的广谱靶标的次要选择。通 过反向对接可以确定新的疾病靶点、解释物质的分子机制，通过药物重新定位找到已知药物 的替代适应症，并检测药物不良反应和药物毒性。研究人员选择了特定的反向对接工具和服 务器来满足其特定的条件和目的。案例一：反向对接确定绿茶有效组分的潜在抗肿瘤靶标绿茶的主要成分如表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、表没食子儿茶素（EGC）、表儿茶 素没食子酸酯（ECG）和表儿茶素（EC）具有广泛的抗肿瘤活性。其靶点的发现在揭示抗 肿瘤机制中起重要作用。因此，为了确定茶多酚的潜在靶标蛋白质，研究人员采用了反向对 接虚拟筛选药物靶点的方法。*(ItCG ) (- )-1 Ip icat cch in-3 - gii 11 a Lu(EC) lipicatcuhinOH(*GC(t) (-)-1 picalcchin-3-gal 1 ate fGC ) (- X 1pi al localcchin 准备茶多酚小分子的三维晶体结构； PDTD蛋白数据库筛选出几种具有抗肿瘤作用的临床重要蛋白质作为潜在受体,并做处理； 基于 AutoDock 进行反向对接筛选； 结果分析筛选,如进一步对接研究结合模式和分子动力学研究作用机制。基于反向对接结果,研究人员找到了茶多酚的几个潜在靶标,并在此基础上就行分子对接研究结合口袋和结合模式研究，发现了静电相互作用和氢键在茶多酚与靶标结合过程中的重要 作用。案例二：反向对接确定人参皂苷的潜在靶标人参皂苷是人参的主要成分，在传统的药物中，人参被认为具有许多疾病的治疗价值。为了 验证经验观察到的人参的效果，研究人员利用反向对接方法筛选与特定疾病相关的靶蛋白， 大致流程如下： 药物靶标数据库的构建； 毒性和副作用相关蛋白质靶标的选择； 人参皂苷配体小分子和靶标结构的准备 使用反向对接工具进行反向对接筛选；GLy-2 16/iGLY-2191GLU-9Z基于对接打分和结合模式分析，研究人员发现人参皂苷的四种潜在靶蛋白，并发现了四个可能与副作用和毒性相关联的蛋白。总结 反向对接为进行下一步研究提供了潜在的靶标蛋白列表。药物靶标确定是药物发现的第一步，作为补充实验方法的策略之一，反向对接已经成为确定给定化合物潜在靶标的有效工具 之一，不仅用于靶标确证，而且还能预测毒性和不良副作用，也可用于发现药物或天然化合 物的未知新颖靶标。由于反向对接是基于对接的药物靶标识别方法，为了明确的靶标确证， 应考虑构建潜在靶标数据集、检测结合位点或空腔、提高搜索算法和评分函数的准确性。与其他基于结构的靶标发现方法(如药效团、结合位点相似性和基于指纹交互的方法)相比， 反向对接具有直接的优势。作为对接结果，产生靶标与配体的结合模式是先导化合物优化的 有效方法。然而，与反向对接方法有关的一些限制和几个问题，例如，靶标结构数据集构造 问题、由于高计算成本而不能考虑受体灵活性，以及对接评分偏差。如果这些限制和问题得 到充分的解决，那么反向对接就成为药物发现真正有用的工具，。参考1. Lee A, Lee K, Kim D. Using reverse docking for target identification and its applications fordrug discoveryJ. Expert opinion on drug discovery, 2016, 11(7): 707-715.2. Zheng R, Chen T, Lu T. A comparative reverse docking strategy to identify potential antineoplastic targets of tea functional components and binding modeJ. International journal of molecular sciences, 2011, 12(8): 5200-5212.3. Park K, Cho A E. Using reverse docking to identify potential targets for ginsenosidesJ. Journalof Ginseng Research, 2016.4. 部分图片来自网络。