1.研究背景
CD38是一类ADPR环化酶家族的II型或III型跨膜糖蛋白。作为一种多功能信号酶，它广泛表达于多种组织和细胞中。CD38在体内能够催化NAD+（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）和HNADP+（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）生成具有钙动员活性的第二信使核苷酸小分子：cADPR（环腺苷二磷酸核糖）和NAADP（烟酸腺嘌呤二核苷酸磷酸）等。通过作用于钙信 号通路，这些Ca2+信使小分子可以在生理条件下调控细胞内钙库钙离子的释放和外钙的内流，进而调节细胞的功能与生命活动。
2.研究流程
图1 筛选流程
研究采用一系列筛选方法，基于已知抑制剂的三维形状、静电性质、分子对接，以及ADME性质筛选，最后得到了17个具有潜在抑制活性的化合物。
3.研究结果
研究基于已知抑制剂（图2）的三维形状、静电性质进行筛选，得到形状和静电性质较相似的400个化合物。然后将命中化合物对接到CD38蛋白（PDB：2I65_A、4F45_B），得到94个与靶标蛋白相互作用较好的化合物。研究继续对这些命中的化合物进行ADME性质预测，选择AlogP小于4、溶解度大于-6、分子量小于500的结构新颖的27个化合物进行下一步研究。
研究继续对筛选命中的化合物进行了生物活性测定。活性测定结果表明，化合物B1_16、B2_1、B2_9表现出良好的抑制活性，IC50分别为290 mM、294 mM、226 mM。研究将生物活性较好的化合物对接到靶蛋白中，观察它们的相互作用模式（图3）。化合物B2_1的羰基与残基Glu226形成氢键相互作用，苯环基团与残基Trp125的吲哚环形成p-p堆积和疏水相互作用，酯基与残基Glu146、Ser193形成氢键相互作用，亚硝酰基与残基Glu226、Glu146、Trp125和Leu145形成氢键相互作用。而化合物B2_9的亚硝酰基也与残基Glu226、Glu146、Trp125和Leu145形成氢键相互作用，苯环基团也与残基Trp125的吲哚环形成p-p堆积和疏水相互作用，羰基取代基与残基Thr221、Ser193形成氢键相互作用，四氢噻唑的氮原子也与Thr221形成氢键相互作用。通过分析相互作用图，发现生物活性较好的化合物都结合在靶标蛋白的活性口袋底部，并与关键残基Glu226、Glu146形成相互作用。
图2 提问结构（A. NAD+, B. NAADP, C. H2）
图3 命中化合物与靶标蛋白的相互作用图（A. B1_16, B. B2_1, C. B2_9）
4.结论
本研究采用基于配体和基于受体的虚拟筛选方法得到了结构新颖的CD38抑制剂分子。采用了ROCS与EON方法对SPECS化合物数据库进行相似性搜索。使用的提问结构有两类，一类是天然底物包括NAADP及NAD+，一类是抑制剂分子H2。经过形状和静电相似性筛选后，命中化合物又进行了结合模式分析及ADME预测。最终购买了命中的27个化合物进行生物活性测定。根据对命中化合物的分子量比较、分子活性比较、结合模式比较，发现已知抑制剂H2作为提问结构，更有可能发现结构新颖且活性更好的抑制剂。
使用模块：
OMEGA
ROCS
EON
参考文献：
1. Xiwen Xue, Wenjie Zhu, Liangren Zhang, et. al., Comparison and discovery of potential noncovalent CD38 inhibitors by virtual screening strategy based on natural substrates and known inhibitors, Journal of Chinese Pharmaceutical Sciences, 2015, 24 (9), 572-580.
