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【Discovery Studio】基于结构和酶动力学发现新型柑橘黄龙病抑制剂GMPS
柑橘黄龙病柑橘黄龙病又称黄梢病、黄枯病，是由亚洲韧皮杆菌（CLas）所侵染所引起的、发生在柑橘上一种的毁性病害。严重影响产量和品质，甚至造成柑橘树枯死。本病主要以柑橘木虱为传播媒介。国际上对此病一直没有一个尚好的防控措施。GMP 合成酶（GMPS）是一种属于谷氨酰胺酰胺转移酶家族的I类酰胺转移酶，是从头嘌呤生物合成中的重要蛋白质，可将黄嘌呤5′-单磷酸（XMP）转化为鸟苷单磷酸（GMP），从头嘌呤生物合成对于细菌生长非常重要。华中农业大学姜玲教授团队利用Discovery Studio软件在Biology 杂志上发表了一篇名为Discovery of Novel GMPS Inhibitors of Candidatus Liberibacter Asiaticus by Structure Based Design and Enzyme Kinetic的文章（https://doi.org/10.3390/biology10070594）。本文主要通过Discovery Studio对5500个小分子进行虚拟筛选，最终得到2个作为控制柑橘黄龙病的先导化合物——AZD1152 和叶酸。
本文首先通过Discovery Studio软件同源建模方法构建了CLas 的GMPS 蛋白结构（图1），从天然产物库中获得5500 多种小分子通过分子对接程序LibDock筛选得到119 个小分子，筛选条件为：LibDock评分大于140 ，化合物分子量小于1000 g/mol（图2 ）。
图1 亚洲韧皮杆菌的鸟苷单磷酸合成酶蛋白结构
图2 经LibDock初步筛选的化合物（节选）
将这119种小分子进行二次分子对接，分子对接程序为CDOCKER。这是一种基于CHARMm算法的分子对接程序，使用格点方法进行配体和受体结合位点的分子对接，打分函数采用配体作用势能，之后采用模拟退火的方法，将配体的构象在受体结合位点进行优化，从而提高分子对接的准确性。在本文中，作者通过CDOCKER进一步筛选得到21个分子，这21个分子的对接能量均低于已知的对照抑制GPMS的化合物DON（图3）。
图3 CDOCKER筛选的21种化合物（节选）
将这21种化合物经ADMET预测并结合CDOCKER能量，最终筛选得到4个化合物（图4）。分别为529、1334（AZD1152）、4419、5481（叶酸）。作者将CLas的GMPS酶表达纯化后测定酶动力学最终确定了AZD1152和叶酸是有效抑制柑橘黄龙病的最佳先导化合物。
图4 ADMET结果
