一种基于CRYAB结构的抗白内障化合物及其筛选方法

本发明涉及药物筛选，具体涉及一种基于cryab结构的抗白内障化合物及其筛选方法。

背景技术：

1、目前，已有多种上市的抗白内障药物或已报道的具有抗白内障活性的化合物，主要可以分为以下几类：抗氧化应激类、抗醌类物质累积类、醛糖还原酶抑制剂类和抗晶状体蛋白聚集类，如表1所示。

2、表1已报道的抗白内障药物或活性化合物

3、

4、

5、

6、抗氧化应激类药物，比如叶黄素、玉米黄质等类胡萝卜素、维生素e/c、谷胱甘肽和l-胱氨酸等天然抗氧化剂用来调节白内障的发生引起了人们的极大关注，部分原因是它们的成本相对较低，而且从每天的饮食中就能获得。另外也有报道一种灵芝提取物—灵芝酸a，能够抑制晶状体上皮细胞的凋亡和氧化应激，延缓晶状体混浊。许多实验已经证实这些抗氧化剂对延缓白内障的发展有积极的作用，但由于缺乏确凿的临床试验，它们作为人类抗白内障药物的有效性仍然存在争议。

7、抗醌类物质累积类药物，比如卡他林(吡诺克辛钠)滴眼液早在1958年就被用于预防早期白内障，它可以竞争性地抑制醌类物质与晶状体蛋白的巯基结合，从而防止晶状体蛋白变性，此外，卡他林(吡诺克辛钠)滴眼液能有效地防止紫外线、亚硒酸盐和钙诱导的晶状体混浊，特别是在早期阶段。另外，法可林滴眼液，其商品名为phacolysin(日本)、quinax(美国)或lutrax，该滴眼液自上世纪80年代以来一直在临床上使用，法可林作为一种蛋白质分解酶激活剂，可以激活β-蛋白酶分解变性蛋白，还可以竞争性地抑制醌类物质与晶状体内可溶性蛋白结合，从而治疗白内障，由于其安全性问题，目前已暂停生产。一些临床试验证据表明，这些药物可以预防白内障的早期发展，但对晚期白内障患者无效。

8、醛糖还原酶抑制剂类药物，比如莎普爱思(苄达赖氨酸)滴眼液作为一种白内障药物已销售多年，用于预防早期年龄相关性白内障，以减缓白内障的进展，但在使用前期可能伴随有过性灼烧感、流泪等不良反应，其真正的治疗效果仍然存在争议。最近的一些研究表明，新型醛糖还原酶抑制剂薯蓣皂苷元(d iosgenin)可以显著减少晶状体上皮细胞的渗透扩张，延缓大鼠半乳糖血症性白内障的进展；fereshteh等人以链脲佐菌素(stz)建立糖尿病性白内障大鼠模型，并用l-赖氨酸(l-lysine)来治疗之，发现l-赖氨酸能够抑制α-晶体蛋白糖基化和聚集，使得体外过氧化氢酶热诱导的聚集和糖尿病大鼠白内障的形成被抑制；soni等人发现从糖胶树(alstoniascholaris)中分离出来的一种新型异黄酮(novelisoflavonoid)可以通过减少全身性高血压和糖尿病状态下的晶状体氧化应激来预防白内障的形成。

9、抗晶状体蛋白聚集类药物，比如2015年分别在science和nature报道的25-hc和羊毛甾醇可以预防和逆转晶状体蛋白的聚集，明显改善晶状体的透明程度，被视为白内障治疗的新曙光。此后，针对羊毛甾醇的结构合成了一系列羊毛甾醇衍生物，发现具有羊毛甾醇骨架和25-hc侧链的化合物6’(为与本发明虚拟筛选所得化合物6作区分，特此记为化合物6’)在解聚人晶状体上皮细胞中过表达cryab(r120g)形成的聚集体具有很好的效力，该化合物的2-氟化(化合物35)进一步提高了解聚效果。另外还有报道迷迭香酸也可以恢复晶状体的透明度；左旋多巴(levodopa)所包被的金纳米玫瑰或金微米玫瑰(goldna no-rosesorgoldmicro-roses)以及阿司匹林(aspirin)自形成的纳米棒可以作为调节化合物，对α-晶状体蛋白模型肽和天然α-晶状体蛋白聚集的均有抑制和解聚作用；夫西地酸(fusidicacid，fa)，直接处理人白内障晶状体样本，能够在一定程度上解聚其中的淀粉样纤维蛋白。对于左旋多巴和阿司匹林而言，虽然具有较好的溶解度，但目前仅有在蛋白层面具有解聚效果的报道。与前面三类药物或化合物相比，抗晶状体蛋白聚集的药物虽然效果更为直接和明显，但是对于25-hc、羊毛甾醇及其衍生物(化合物6’和化合物35)、夫西地酸而言，其结构单一，均为甾醇类结构，溶解度低，结构修饰受限。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的不足，主要针对基于抗白内障药物匮乏，且现有已上市的抗白内障药物治疗效果有限，文献已报道的抗白内障化合物的结构单一，多为甾醇类结构(如25-hc、羊毛甾醇、化合物6’、化合物35)，进一步结构修饰受限，且在溶解性、稳定性以及眼部穿透性等性质方面存在不足。本发明以25-hc和羊毛甾醇作为阳性对照，利用基于cryab结构的虚拟筛选、热稳定分析和溶解度分析筛选出表观活性强、亲和力强溶解度高的活性化合物，在体外开展cryab(r120g)的聚集与解聚实验，在体内对亚硒酸钠诱导的sd大鼠白内障动物模型进行治疗，开展化合物的活性评价，筛选出一种亲和力强、溶解性好、具有不同于甾醇类结构的抗白内障的活性化合物。

2、为了实现上述目的，本发明第一个目的是提供一种基于cryab结构的抗白内障化合物的筛选方法，包括以下步骤：

3、获取cryab的晶体结构，建立分子对接筛选模型；

4、将筛选模型在其内部坐标空间中用共轭梯度算法和分析的衍生工具使局部极小化后，把氢原子和重金属原子加到受体结构中，设定活性口袋；

5、通过活性口袋与zinc database中化合物对接，进行虚拟筛选，且进行对接打分，获取对接分数在-24以下、结构各异的多种化合物；

6、对虚拟筛选出的多种化合物经过与cryab和/或cryab突变体进行亲和力、热稳定性进行分析以及溶解度分析，筛选出基于cryab的抗白内障化合物。

7、本发明第二个目的是提供一种基于cryab结构的抗白内障化合物。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

9、本发明提供的一种基于cryab结构的抗白内障化合物及其筛选方法，该方法通过基于结构的虚拟筛选技术，以晶状体蛋白cryab为靶向蛋白，通过分子对接，从zincdatabase中虚拟筛选出对接分数低于-24且结构各异的化合物。首先测定化合物与cryab/cryab(r120g)之间的亲和力验证筛选结果的可靠性，进一步测定加入不同化合物的体系中的cryab/cryab(r120g)的tm值，最后结合化合物的clogp值，筛选出结构新颖、亲和力强和溶解度高的白内障候选药物。解决白内障药物筛选工作中工作量繁琐、成本高的问题。

技术特征：

1.一种基于cryab结构的抗白内障化合物的筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于cryab结构的抗白内障化合物的筛选方法，其特征在于，对接过程中，计算每一个分子的ecepp3电势、mmff部分电荷、能量最小化，以表示配体与受体之间的结合强度的分数将会被计算出来，最终选取最优构象配体作为对接分数。

3.根据权利要求1所述的基于cryab结构的抗白内障化合物的筛选方法，其特征在于，从zinc database虚拟筛选获取多种化合物时，基于修改的lipinski类药五规则对筛选的化合物进行剔除，设定条件为：分子量<650；氢键给体数目<5；氢键受体数目<10；脂水分配系数<9；可旋转键的数量≤10。

4.根据权利要求1所述的基于cryab结构的抗白内障化合物的筛选方法，其特征在于，从zinc database中进行虚拟筛选，选择了对接分数在-24以下、结构各异且不同于阳性化合物结构的11种化合物，其结构式如下：

5.根据权利要求4所述的基于cryab结构的抗白内障化合物的筛选方法，其特征在于，通过亲和力、热稳定性进行分析以及溶解度分析，筛选出亲和力kd≤5.358×10-5mol/l、表观δtm≥2℃、溶解度表征参数clogp(化合物)≤clogp(25-hc)，且具有不同于甾醇类结构的新颖骨架抗白内障化合物。

6.根据权利要求1所述的基于cryab结构的抗白内障化合物的筛选方法，其特征在于，虚拟筛选过程中，通过亲和力、热稳定性进行分析以及溶解度分析，获取初步筛选的化合物；再从初步筛选的化合物中，选择使cryab和/或cryab突变体表观tm降低，且与之亲和力最强或溶解度最高的化合物进行体内和体外活性评价，筛选出基于cryab的抗白内障化合物。

7.根据权利要求1所述的基于cryab结构的抗白内障化合物的筛选方法，其特征在于，所述分子对接筛选模型为含分子结合口袋的cryab筛选模型。

8.根据权利要求1所述的基于cryab结构的抗白内障化合物的筛选方法，其特征在于，所述cryab的晶体结构来源于pdb蛋白质结构数据库，pdb id:2wj7。

9.一种权利要求1～8任一项所述的方法筛选的基于cryab结构的抗白内障化合物。

10.根据权利要求9所述的基于cryab结构的抗白内障化合物，其特征在于，所述化合物包括

技术总结
本发明公开了一种基于CRYAB结构的抗白内障化合物及其筛选方法，涉及药物筛选技术领域。该方法包括获取CRYAB的晶体结构，建立分子对接筛选模型；设定活性口袋；获取对接分数在‑24以下、结构各异的多种化合物；筛选出基于CRYAB的抗白内障化合物。本发明通过基于结构的虚拟筛选技术，以晶状体蛋白CRYAB为靶向蛋白，通过分子对接，从ZINC Database中虚拟筛选出对接分数低于‑24且结构各异的化合物。解决白内障药物筛选工作中工作量繁琐、成本高的问题。

技术研发人员：王万河,黄林涛,王京,侯海
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15