目的:肾上腺素能受体属于G蛋白偶联受体大家族,可以调节体内多种生理反应,包括血管扩张、血管收缩、心率调节、脂代谢调节、凝血作用等。具有重要的生理和药理调控作用,引起人们的广泛关注,正是由于肾上腺素能受体多样性和重要性功能,使其成为许多药物设计时首选作用靶点。本研究的目的是,通过同源模建、分子对接和分子动力学模拟的方法,从理论上建立评价肾上腺素能受体激动剂与拮抗剂的标准,为设计肾上腺素能受体的药物提供理论依据。方法:从PubMed数据库中分别下载人的α1A、α1B、α1D、α2A、α2B、αα2C、β1和β3肾上腺素能受体残基序列文件。受体同源模建模板是人的p2肾上腺素能受体晶体结构(PDB ID:2RH1),利用SYBYL 8.0的ORCHESTRAR模块,构建上述各亚型受体的保守区、loop区以及残基侧链。将模建好的各亚型受体三维结构导入Schrodinger Suite 2009 Update 1软件包中进行能量优化,然后利用PROCHECK程序评估模型结构的立体化学参数。分子对接研究采用Schrodinger Suite 2009 Update 1中的Glide模块,将已知的肾上腺素能受体激动剂与拮抗剂对接到9个亚型受体的活性位点中,分析激动剂和拮抗剂与受体活性位点结合模式的差异,建立评价肾上腺素能受体激动剂与拮抗剂的理论标准,并利用阴性药物和阴性受体来评价总结出的理论标准的可靠性和专一性。分子动力学模拟研究是利用Desmond分子动力学软件包将α1A和β3肾上腺素能受体复合物模型嵌入DPPC磷脂双分子层中,在NPT条件下,首先进行4ns的分子动力学平衡,然后再进行5ns的正式分子动力学模拟。结果:同源模建研究中所采用的模板与肾上腺素各亚型受体结构有很好的相似性,PROCHECK程序的Ramachandran plot显示,预测的各亚型受体结构立体化学参数具有一定的合理性。分子对接研究中构建的各亚型肾上腺素能受体激动构象与拮抗构象与定点突变实验结果吻合。通过比较激动剂、拮抗剂与受体的结合模式发现,激动剂主要占据与受体活化密切相关的PI区域;拮抗剂则主要占据受体胞外loop区(PⅡ区域)。激动剂会与3个保守残基形成氢键匹配,拮抗剂不一定会与3个保守残基形成氢键匹配。阴性药物和阴性受体验证表明该理论方法具有一定可靠性和专一性。分子动力学模拟研究考查了关键原子对间的距离以及小分子配体同三个保守残基之间的氢键作用情况,结果表明,分子动力学的模拟结果与分子对接的研究结果相吻合,说明分子对接中建立的区分肾上腺素能受体激动剂与拮抗剂的方法具有一定的合理性。此外,分子动力学研究还发现α1A和β3肾上腺素能受体在与激动剂相互作用时存在激活构象和非激活构象,而拮抗剂与受体活性位点残基相互作用时则没有那样的变化。结论:本研究利用同源模建的方法构建的各亚型肾上腺素能受体具有一定合理性,各受体激动构象与拮抗构象与定点突变实验结果相吻合,分子对接和分子动力学研究表明,激动剂、拮抗剂与受体活性位点的空间占据情况和氢键匹配情况有一定差别。激动剂会与三个保守的残基形成一定的氢键作用,但拮抗剂不一定会与三个保守的残基形成氢键作用。这一结论可以作为虚拟筛选肾上腺素能受体激动剂与拮抗剂的理论标准。