1.研究背景

人类Wnt基因家族由19个成员组成，编码具有22或24个半胱氨酸残基的保守糖蛋白。Wnt信号转导途径可以分为决定细胞命运的经典途径和控制细胞运动及组织极性的非经典途径。Wnt基因家族非常庞大，为多基因家族，其基因结构从低等的无脊椎动物到脊椎动物乃至人类具有高度保守性，其同源序列达27-83%，对动物的生长发育起着至关重要的作用。Wnt基因编码的WNT蛋白，可启动细胞内信号传导途径，传导生长刺激信号，参与不同的发育机制，如细胞分化、转移，以及决定细胞命运的增殖等。

Wnt4蛋白在胚胎发育过程中起着重要的调节作用，其异常表达会导致胃癌、结肠癌、乳腺癌的发生。因此，研究采用计算模拟方法发现一些Wnt4蛋白抑制剂，用于某些癌症疾病的治疗。

2.研究流程

图1 筛选流程

研究采用一系列筛选方法，从ZINC数据库中筛选潜在的Wnt4蛋白抑制剂。首先使用FILTER模块对数据库中的化合物进行类药性过滤。然后基于已知抑制剂的三维形状和静电性质筛选符合类药性的化合物。接着对静电相似性良好的271个化合物进行构象枚举，最后使用3种对接软件进行对接筛选。

3.研究结果

研究使用OMEGA中的FILTER模块对ZINC化合物库中的化合物进行了类药性筛选，将不符合类药五规则和含有金属结构的化合物排除。符合类药五规则的化合物进行下一步虚拟筛选。选择已知抑制剂Wnt-3a作为提问结构进行形状相似性筛选、静电相似性筛选，最后命中静电相似性值大于0.85的271个化合物。然后对这些命中化合物进行构象枚举，得到10531个构象。接着使用3种对接软件进行对接研究，分析化合物与Wnt4蛋白的相互作用机理。最后分别选择3种对接软件的15个最优对接结果进行分析，发现有5个化合物（图2）在使用3个软件进行对接时都表现出了较好的相互作用。

研究分析了5个命中化合物与Wnt4蛋白的相互作用关系，发现相互作用以疏水作用为主，同时存在氢键相互作用和离子相互作用。蛋白质活性口袋处的棕榈油酸增加了活性位点的疏水性，可以与命中化合物形成较好的疏水相互作用和离子相互作用。

图2 筛选命中的化合物结构

4.结论

研究使用一系列筛选方法命中了5个具有潜在Wnt4蛋白抑制活性的先导物。筛选流程分别为：类药性筛选、形状相似性筛选、静电相似性筛选、对接筛选，其中对接筛选时选用了3种对接软件，最后命中的5个化合物是综合3种对接软件中结果良好的化合物。因此，命中化合物可以作为Wnt4蛋白抑制剂进行后期实验验证。

使用模块：

• OMEGA（FILTER）

• ROCS

• EON

• OEDocking（FRED）

参考文献：

1. Gearhart, J., et., al. Identifying potential protein targets for toluene using a molecular similarity search, in silico docking and in vitro validation[J]. Toxicology Research, 2015.