趙蘊杰教授團隊在軟物質(zhì)物理研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展

華大在線訊（通訊員 物軒）近日，物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院趙蘊杰教授與美國喬治華盛頓大學(xué)曾辰教授合作在軟物質(zhì)物理領(lǐng)域取得了新的研究進(jìn)展，在《Briefings in Bioinformatics》雜志（影響因子：13.99）發(fā)表題為“Prediction of allosteric druggable pockets of cyclin-dependent kinases”的綜述論文（全文鏈接：https://doi.org/10.1093/bib/bbac290）。我校博士研究生寧尚波為該論文的第一作者，趙蘊杰教授和曾辰教授為論文的通訊作者，華中師范大學(xué)為第一完成單位。

趙蘊杰教授團隊長期研究軟物質(zhì)物理方向，揭示生物分子結(jié)構(gòu)和功能的基本原理，設(shè)計基于物理和人工智能的特異性靶向抑制劑。該論文綜述了周期蛋白依賴性激酶結(jié)構(gòu)與抑制劑研究的進(jìn)展與挑戰(zhàn)，對激酶家族結(jié)合口袋的序列與結(jié)構(gòu)拓?fù)涮卣髯隽思?xì)致的分析。在此基礎(chǔ)上，團隊利用分子動力學(xué)模擬、自由能精確計算和動態(tài)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)等物理模型定量分析抑制劑對激酶結(jié)構(gòu)與功能的影響，可精確預(yù)測靶向結(jié)合位點與特異性抑制劑，為靶向激酶的藥物研發(fā)提供了理論指導(dǎo)與科技支撐。

該方法可以通過四個步驟描述：第一步采用滾動探針識別激酶結(jié)構(gòu)的口袋區(qū)域，定量計算組成口袋的氨基酸序列保守性與口袋結(jié)構(gòu)的拓?fù)涮卣鳎▓D1）。第二步通過分子動力學(xué)模擬和動態(tài)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)物理模型評估結(jié)合口袋對激酶結(jié)構(gòu)和功能的影響，識別潛在的靶向位點（圖2）。第三步利用基于動力學(xué)的精確自由能計算、功能界面相互作用計算、和基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的運動關(guān)聯(lián)性分析等模型綜合評估抑制劑結(jié)合前后激酶結(jié)構(gòu)的構(gòu)象變化，篩選潛在的激酶抑制劑（圖3）。第四步采用基于增強采樣的拉伸動力學(xué)模型對潛在抑制劑進(jìn)行理論驗證（圖4）。實驗結(jié)果表明，該方法可以成功篩選特異性靶向抑制劑。

該研究工作得到國家自然科學(xué)基金面上項目、華中師范大學(xué)優(yōu)秀青年團隊和優(yōu)博培育項目等的資助。

（審讀人：俞云偉）