赵蕴杰教授团队在软物质物理研究领域取得新进展
作者:物轩编辑:郝日虹
发布日期 2022-07-15 11:15:04

华大在线讯(通讯员 物轩)近日,物理科学与技术学院赵蕴杰教授与美国乔治华盛顿大学曾辰教授合作在软物质物理领域取得了新的研究进展,在《Briefings in Bioinformatics》杂志(影响因子:13.99)发表题为“Prediction of allosteric druggable pockets of cyclin-dependent kinases”的综述论文(全文链接:https://doi.org/10.1093/bib/bbac290)。我校博士研究生宁尚波为该论文的第一作者,赵蕴杰教授和曾辰教授为论文的通讯作者,华中师范大学为第一完成单位。

赵蕴杰教授团队长期研究软物质物理方向,揭示生物分子结构和功能的基本原理,设计基于物理和人工智能的特异性靶向抑制剂。该论文综述了周期蛋白依赖性激酶结构与抑制剂研究的进展与挑战,对激酶家族结合口袋的序列与结构拓扑特征做了细致的分析。在此基础上,团队利用分子动力学模拟、自由能精确计算和动态复杂网络等物理模型定量分析抑制剂对激酶结构与功能的影响,可精确预测靶向结合位点与特异性抑制剂,为靶向激酶的药物研发提供了理论指导与科技支撑。

该方法可以通过四个步骤描述:第一步采用滚动探针识别激酶结构的口袋区域,定量计算组成口袋的氨基酸序列保守性与口袋结构的拓扑特征(图1)。第二步通过分子动力学模拟和动态复杂网络物理模型评估结合口袋对激酶结构和功能的影响,识别潜在的靶向位点(图2)。第三步利用基于动力学的精确自由能计算、功能界面相互作用计算、和基于复杂网络的运动关联性分析等模型综合评估抑制剂结合前后激酶结构的构象变化,筛选潜在的激酶抑制剂(图3)。第四步采用基于增强采样的拉伸动力学模型对潜在抑制剂进行理论验证(图4)。实验结果表明,该方法可以成功筛选特异性靶向抑制剂。

该研究工作得到国家自然科学基金面上项目、华中师范大学优秀青年团队和优博培育项目等的资助。

(审读人:俞云伟)

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