Quantitative Structure-Activity Relationship of (2-Methyl-3-Biphenylyl) Methanol (MBPM)Analogs as PD

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癌症是威胁人类生命中最严重的疾病之一。阻断程序性细胞死亡蛋白1(PD-1)和程序性死亡配体1(PD-L1)途径是近年来抑制癌细胞的重大创新之一,但只有少数抑制剂能够阻断。(2-甲基-3-联苯)甲醇(MBPM)衍生物就是其中之一。首先,建立了20个(2-甲基-3-联苯)甲醇(MBPM)衍生物作为程序性死亡配体-1(PD-L1)抑制剂的定量构效关系。采用密度泛函理论(DFT)在B3LPY/6-31+G(d,p)水平上研究了所选化合物的化学结构和性质。观察并测定了最高占据分子轨道能量(EHOMO)、最低未占据分子轨道能量(ELUMO)、总能量ET、偶极矩DM、绝对硬度η、绝对电负性χ、柔软度S、亲电性ω、能隙ΔE等。采用主成分分析(PCA)、多元线性回归(MLR)和多元非线性回归(MNLR)建立了QSAR模型。基于统计分析提出了定量模型和化合物的解释结果。MLR和MNLR的统计结果分别为0.661和0.758。对MLR和MNLR进行了单因素交叉验证(LOO-CV)、rm~2指标、rm~2检验和Golbraikh&Tropsha标准分析,结果表明,两个模型具有统计学意义,且在PD-L1的外部验证中数据变化稳定;MNLR模型比MLR模型更准确地预测了PD-L1抑制剂的生物活性。其次,我们设计了20种新型的MBPM卤化衍生物,在B3LYP/Midi X水平的DFT方法进行结构优化和频率计算,得到了这些化合物的Homo-Lumo能隙、硬度、柔软度和偶极矩。此外,对这些分子与PD-L1(PDB-ID 5j89)进行了3种不同的分子对接分析研究分子间的相互作用。进一步的,对29个蛋白质与5个候选蛋白进行了50 ns分子动力学模拟。分子动力学模拟表明,改性后的化合物比未改性的MBMP衍生物更有效,其中Tyr56、Asp122和Tyr123残基形成了氢键,并且这种氢键在药物-蛋白质相互作用中发挥重要作用。此外,化合物7在MD模拟和蛋白质数据库中的结果显示其与MBPM亲和力优异。强配体结合可能需要与Ala121、Met 115和Try123的残基的π-烷基相互作用,与Tyr56的残基的π-π堆积以及与残基Met 115的烷基相互作用。此外,ADME/T分析表明,修饰的类似物毒性比母体化合物少。因此,卤素靶向抑制剂与PD-L1结合良好,有望成为治疗癌症的理想药物。最后,在B3LPY/6-31+G(d,p)水平上用DFT理论计算了100个合成的(2-甲基-3-联苯)甲醇(MBPM)衍生物或与PD-L1结合的小分子。Lipinski的五定律(RO5)被用来筛选所有优化的化合物。筛选后的化合物被进一步对接。利用Auto Dock-Vina和GOLD对接技术研究了这些抑制剂与PD-L1结合力。对M30、M38、M48、M51和M58 5种顶级抑制剂分子进行对接模拟结果表明M51能与PD-L1结合力最好。此外,A:Gln66、A:Tyr56、B:Asp122和B:Tyr123氨基酸参与了氢键的形成其他氨基酸A:Tyr56、A:Met 115、A:Ala121、B:Tyr56、B:Met115和B:Ala121强烈参与疏水作用。预测物质的吸收、分布、代谢、排泄、毒性和活性谱(PASS)结果表明比M51比其他四个分子更安全可靠,这说明M51很可能是一种非常有前途的抑制剂,可以与PD-L1结合,部分阻断PD-1/PD-L1。
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