1.研究背景

  由于缺少化学探针，所以阻碍了烟酸腺嘌呤二核苷酸磷酸（NAADP）的生物学作用的研究。NAADP存在于无脊柱动物海胆卵和哺乳动物的肌肉、神经、腺体等组织细胞中，是迄今为止已知最强的释放 Ca2+信使的分子。为了寻找新的化学探针来研究NAADP信号，研究选择基于配体的虚拟筛选方法——形状相似性筛选、静电相似性筛选来发现新型探针分子。
 

2.实验流程

图1 筛选流程

  研究基于NAADP的三维形状、化学特征、静电性质进行筛选，从ZINC数据库中命中了25个最相似的化合物。最后对命中化合物进行生物活性测定，结果表明有4个化合物表现出了较好的抑制活性。
 
  3.研究结果

  ◆ 筛选结果
  研究选择NAADP化合物作为筛选模型，先进行形状相似性筛选，命中形状相似性值（Tanimoto scores）在0.66～0.73的500个化合物。然后进行静电相似性筛选，得到25个静电相似性较好的化合物。其中化合物Ned-19的形状相似性值和静电相似性值最大，分别为0.67、0.65，可能表现出良好的生物活性。
 

图2 提问结构的ROCS模型和EON模型

 
  ◆ 活性测定结果
  研究对筛选命中的25个化合物进行活性测定，观察它们对Ca2+信号释放的诱导作用。结果发现4个化合物能诱导不可逆的Ca2+释放，并表现出较好的抑制作用。其中化合物Ned-19的抑制效果最好，在100 mM时可以有效地消除NAADP介导的Ca2+释放。化合物Ned-19对NAADP信号的抑制率IC50为2 mM。
 
 

图3 化合物Ned-19的结构

 
  4.结论

  在研究信号通路的生物功能时，通常使用基因检测和小分子探针方法。小分子探针在生物功能研究中有较多优点，能快速的、可逆的、有选择性和浓度依赖性的改变信号通路。本研究使用虚拟筛选方法确定了一个新型NAADP探针。命中化合物Ned-19与NAADP的形状、化学特征以及静电性质相似，活性测定结果表明该化合物具有较好的选择性抑制效果。因此化合物Ned-19可能在控制细胞释放Ca2+信使中有一定活性。
 
使用模块：

• OMEGA

• ROCS

• EON
   
  参考文献：

1. Naylor, E., Arredouani, A., Vasudevan, S. et al. Identification of a chemical probe for NAADP by virtual screening. Nat Chem Biol 5, 220–226 (2009).