[发明专利]一种磷酸甘油酸激酶与底物结合模式的筛选方法

权利要求书

1.一种磷酸甘油酸激酶与底物结合模式的筛选方法，其特征在于:通过量子化学计算、分子模拟、分子动力学计算以及结合自由能计算实现结合模式的筛选，结合方式表述为底物结合酶的体系中体系原子的原子类型、原子坐标信息、原子拓扑结构信息和原子电荷信息。

2.根据权利要求1所述的结合模式的筛选方法，其特征在于：量子化学计算：

1)被预测底物的结构信息准备：将通过数据库查询获得的底物原子种类和原子坐标信息通过量子化学软件gauss 09D01在B3LYP密度泛函和6-31+g*的基组条件下进行能量优化计算，得到底物分子的每个原子经优化过后的坐标信息以及当前坐标下原子的电荷信息；

2)酶PGK1的结构信息准备：通过数据库查询获得的包含PGK1酶氨基酸序列信息以及氨基酸中各原子的坐标信息的初始结构文件使用Amber 16计算软件中的tleap程序应用Amber力场参数ff14SB计算PGK1所包含的氨基酸中各原子的电荷信息。

3.根据权利要求1或2所述的结合模式筛选方法，其特征在于：分子模拟，底物以不同结合模式结合入PGK1的模拟体系建立：

1)分子模拟计算底物结合PGK1的方式：使用量子化学计算或权利要求2中步骤1)计算得到的底物分子的原子坐标信息、当前坐标下原子的电荷信息，步骤2)中通过数据库查询得到的PGK1氨基酸序列和原子坐标信息及经Amber中tleap程序计算得到的PGK1所包含的氨基酸中各原子的电荷信息及作为输入文件，应用分子模拟开源程序antodock vina计算底物在PGK1经文献确认的结合位点和结合区域内的结合方式，结合方式包含底物的原子类型、原子坐标；

2)被预测底物不同结合模式的原子电荷计算：使用步骤1)中计算得到的底物在PGK1中的结合模式(包含底物的原子类型和原子坐标)文件作为输入参数，通过量子化学软件gauss 09D01在B3LYP密度泛函和6-31+g*的基组条件下计算得到当前原子类型所对应坐标中的原子电荷信息；

3)创建被预测底物在分子动力学模拟中所需要的力场参数：使用步骤2)中计算得到的底物原子类型所对应坐标中的原子电荷信息，通过Amber 16中的antechamber程序拟合计算RESP信息，并以RESP信息为输入参数文件，通过Amber 16中的parmchk2程序计算用于分子动力学模拟所需要的底物在PGK1中的结合模式的原子类型信息、原子半径信息、原子与原子之间的键长参数、键角参数、二面角参数以及1-4长程相互作用参数；

4)底物以不同结合模式结合入PGK1的模拟体系建立：根据量子化学计算或权利要求2中步骤2)中通过数据库查询得到的PGK1氨基酸序列和原子坐标信息以及权利要求3步骤1)计算得到的底物在PGK1中的结合模式(包含底物的原子类型和原子坐标)文件为输入文件，通过shell脚本进行合并，形成底物以不同方式结合PGK1的结合模式的原子信息和原子坐标信息文件,通过Amber中的tleap程序，应用Amber力场参数ff14SB和步骤3)中计算得到的底物在PGK1中的结合模式的原子类型信息、原子半径信息、原子与原子之间的键长参数、键角参数、二面角参数以及1-4长程相互作用参数，计算生成底物以不同结合模式结合入PGK1的模拟体系，建立用于分子动力学模拟计算的底物与PGK1不同方式的结合模式所需要的原子类型、原子坐标、拓扑结构以及电荷信息的参数文件。

4.根据权利要求1或3所述的结合模式筛选方法，其特征在于：分子动力学计算过程为：

用于模拟的体系包括：

A，对照组：模拟参数文件来源为权利要求2中步骤2)产生的、没有结合底物的PGK1酶体系

B，实验组:模拟参数文件来源于权利要求3中步骤4)中产生的底物以不同结合模式结合入PGK1的模拟体系；

模拟计算过程：

使用分子模拟或权利要求3中得到的底物与PGK1不同方式的结合模式所需要的原子类型、原子坐标、拓扑结构以及电荷信息的参数文件作为输入文件，通过Amber中的Sander.MPI程序进行分子动力学计算模拟，收集底物与PGK1不同方式的结合模式在2纳秒模拟时间内的动力学构象信息集，构象信息表述为底物与酶结合后的体系中所有原子的类型信息、原子在计算设定的时间点(间隔0.01-0.1皮秒)的空间坐标信息和特定时间点的原子电荷信息。