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环鸟苷酸-腺苷酸合成酶(cyclic GMP-AMP synthase,cGAS)是一种核酸转移酶,是核苷酸转移酶家族的成员,能够合成第二信使2’,3’-cGAMP,活化内质网(ER)上的膜蛋白干扰素基因刺激因子(Stimulator of interferon genes,STING)以调节固有免疫功能。近年来的研究表明,cGAS抑制剂具有成为自身免疫性疾病治疗药物的潜质,但目前报道的cGAS抑制剂骨架类型较少。为了解决这个问题并得到高活性cGAS抑制剂,本课题采用基于结构和基于配体的药物设计策略对新型cGAS抑制剂进行合理设计、合成及生物活性研究。我们首先通过基于受体-配体复合物的药效团、分子对接、分子动力学等手段建立cGAS抑制剂苗头化合物级联虚拟筛选流程,从商业小分子数据库中筛选可能的cGAS抑制剂。经生物活性评价,我们得到一个在10 μM浓度水平仍有微弱活性的取代乙酰胺类苗头化合物骨架结构。在此基础上,我们基于cGAS受体和对接结果分析其结合模式,设计并合成了第一系列17个化合物;同时,基于已报道的取代靛红类cGAS抑制剂骨架结构,我们在基于配体药物设计指导下设计并合成了第二系列18个化合物。之后对这两个系列共35个化合物进行生物活性评价及结果的讨论分析。在第一系列化合物的构效关系总结中,我们发现取代乙酰胺类骨架可以在特定位点增加适当长度的柔性亲水基团来增加其在受体活性口袋中的作用力,保持α-萘胺骨架结构和甲磺酰基取代,可以保持苗头化合物的cGAS抑制活性。最终,我们得到化合物I-a-9c和I-a-8在10 μM浓度下cGAS抑制率分别达到83.9%和75.4%,高于同一批次评价的已报道阳性化合物和虚拟筛选所得苗头化合物,具有进一步开发的潜力。鞘氨醇-1-磷酸受体-1(S1P1R)是A族G蛋白偶联受体家族的一员,具有重要的免疫调节作用。激动S1P1R可以诱导淋巴细胞归巢,在不损伤淋巴细胞的情况下起到免疫抑制作用,所以S1P1R成为了可以治疗自身免疫性疾病的靶点之一。目前S1P1R前药类激动剂Fingolimod(S-FTY720)和直接激动剂Siponimod(BAF312)已分别于2010年和2019年上市治疗自身免疫性疾病多发性硬化症。随着研究的进行,越来越多的S1P1R激动剂被报道,其中部分化合物已进入临床研究阶段。不过,S1P1R的结构生物学研究发展较慢,目前仅有抑制构象报道。虽然一些点突变实验能表明部分关键氨基酸对受体-配体结合的影响,但S1P1R激动剂在受体激动口袋中完整的结合模式仍不够清楚。据此,本课题组结合已报道数据和组内长期致力于基于配体的S1P1R激动剂设计、合成及生物活性研究的实验基础之上,利用高斯加速动力学(GaMD)手段诱导S1P1R抑制构象转变为类激动构象,并选择两个代表性类型的S1P1R激动剂对接入所得类激动构象中进行初步验证。在进一步的研究中,我们还收集了超过1000个S1P1R激动剂的结构及活性数据,将它们分别对接入S1P1R类激动构象和抑制构象中,最终的结果也显示所得S1P1R类激动构象具有比抑制构象更优越的S1P1R激动剂活性预测能力。之后借助分子动力学和MM-GBSA自由能计算法系统分析3个S1P1R激动剂临床研究分子在S1P1R类激动构象中的结合模式,统计结合口袋周围氨基酸残基对结合能的贡献。从计算结果中我们得到四组贡献最大的关键氨基酸残基,它们分别是P1:Arg120,Glu121;P2:Met124,Phe125,Leu297;P3:Leu195,Cys206,Leu272,Leu276;P4:Phe210,Trp269。其中,又以P1中的盐桥作用和P2中的π-π堆积作用权重最大,而P3与P4与配体活性密切相关但此前未见系统报道。不仅如此,我们还以现有S1P1R激动剂为模版,合成若干噁二唑类骨架结构化合物,并进行生物活性测定。验证计算所得S1P1R类激动构象与四组关键氨基酸残基作用的合理性,最终总结得到S1P1R激动剂在受体类激动构象中的结合模式。