靶向氧化还原系统中谷胱甘肽的抗癌药物的数字化创新设计实验

管堂升 杨睿智 耿平越 林禹宏 胡水 陈小娟 李厚金 沈勇

引用本文: 管堂升, 杨睿智, 耿平越, 林禹宏, 胡水, 陈小娟, 李厚金, 沈勇. 靶向氧化还原系统中谷胱甘肽的抗癌药物的数字化创新设计实验[J]. 大学化学, 2026, 41(1): 144-158. doi: 10.12461/PKU.DXHX202505028 shu
Citation:  Tangsheng Guan,  Ruizhi Yang,  Pingyue Geng,  Yuhong Lin,  Shui Hu,  Xiaojuan Chen,  Houjin Li,  Yong Shen. Innovative Digital Experiments for Glutathione-Targeted Anticancer Drugs in Redox Systems[J]. University Chemistry, 2026, 41(1): 144-158. doi: 10.12461/PKU.DXHX202505028 shu

靶向氧化还原系统中谷胱甘肽的抗癌药物的数字化创新设计实验

    通讯作者: 李厚金,E-mail:ceslhj@mail.sysu.edu.cn; 沈勇,E-mail:cessy@mail.sysu.edu.cn
  • 基金项目:

    广东省本科高校教学质量与教学改革工程建设项目(化学实验教研室);中山大学本科教学质量工程项目

摘要: 谷胱甘肽参与调节细胞内活性氧水平,消耗癌细胞内的谷胱甘肽,可导致活性氧水平上升,诱导癌细胞失活、凋亡,这成为癌症治疗的潜在靶点。基于α,β-不饱和羰基化合物易与谷胱甘肽发生Michael加成反应而消耗谷胱甘肽,利用ChemDraw、Chem3D、Gaussian、Chemprop等软件创新设计了靶向谷胱甘肽的抗癌药物AI虚拟筛选实验,构建了抗癌药物分子数据库,计算表征了化合物与谷胱甘肽的反应性。AI预测结果与文献记录的实验数据具有高度一致性,说明基于该模型的虚拟筛选方法科学、结果可靠。AI虚拟筛选出潜在的靶向抗癌药物经过化学反应动力学实验、药理实验进一步筛选验证,得到了具有深入研究价值的先导化合物。AI赋能新药研发,降低了筛选成本,提高筛选效率和准确性。本实验可作为化学生物学实验或者化学信息学课程的实践内容。AI技术助力学生更好地理解和掌握知识,让教学内容更具高阶性、创新性和挑战度,有利于调动学习积极性,提升创新思维和创新能力,培养面向未来的卓越人才。

English

    1. [1]

      Bray, F.; Laversanne, M.; Sung, H.; Ferlay, J.; Siegel, R. L.; Soerjomataram, I.; Jemal, A. CA-Cancer J. Clin. 2024, 74, 229.Bray, F.; Laversanne, M.; Sung, H.; Ferlay, J.; Siegel, R. L.; Soerjomataram, I.; Jemal, A. CA-Cancer J. Clin. 2024, 74, 229.

    2. [2]

      Niu, B.; Liao, K.; Zhou, Y.; Wen, T.; Quan, G.; Pan, X.; Wu, C. Biomaterials 2021, 277, 121110.Niu, B.; Liao, K.; Zhou, Y.; Wen, T.; Quan, G.; Pan, X.; Wu, C. Biomaterials 2021, 277, 121110.

    3. [3]

      Fan, H.; Yan, G.; Zhao, Z.; Hu, X.; Zhang, W.; Liu, H.; Fu, X.; Fu, T.; Zhang, X. B.; Tan, W. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2016, 55, 5477.Fan, H.; Yan, G.; Zhao, Z.; Hu, X.; Zhang, W.; Liu, H.; Fu, X.; Fu, T.; Zhang, X. B.; Tan, W. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2016, 55, 5477.

    4. [4]

      Zhang, W.; Lu, J.; Gao, X.; Li, P.; Zhang, W.; Ma, Y.; Wang, H.; Tang, B. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2018, 57, 4891.Zhang, W.; Lu, J.; Gao, X.; Li, P.; Zhang, W.; Ma, Y.; Wang, H.; Tang, B. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2018, 57, 4891.

    5. [5]

      Kann, B. H.; Hosny, A.; Aerts, H. J. W. L. Cancer Cell 2021, 39, 916.Kann, B. H.; Hosny, A.; Aerts, H. J. W. L. Cancer Cell 2021, 39, 916.

    6. [6]

      Elemento, O.; Leslie, C.; Lundin, J.; Tourassi, G. Nat. Rev. Cancer 2021, 21, 747.Elemento, O.; Leslie, C.; Lundin, J.; Tourassi, G. Nat. Rev. Cancer 2021, 21, 747.

    7. [7]

      Li, H. J.; Lan, W. J.; Lam, C. K.; Yang, F.; Zhu, X. F. Chem. Biodivers. 2011, 8, 317.Li, H. J.; Lan, W. J.; Lam, C. K.; Yang, F.; Zhu, X. F. Chem. Biodivers. 2011, 8, 317.

    8. [8]

      Gach, K.; Dugosz, A.; Janecka, A. N-S Arch. Pharmacol. 2015, 388 (5), 477.Gach, K.; Dugosz, A.; Janecka, A. N-S Arch. Pharmacol. 2015, 388 (5), 477.

    9. [9]

      Kolb, H. C.; Sharpless, K. B. Drug Discov. Today 2003, 8, 1128.Kolb, H. C.; Sharpless, K. B. Drug Discov. Today 2003, 8, 1128.

    10. [10]

      Sharpless, K. B.; Manetsch, R. Expert. Opin. Drug Discov. 2006, 1, 525.Sharpless, K. B.; Manetsch, R. Expert. Opin. Drug Discov. 2006, 1, 525.

    11. [11]

      Liu, Z.; Chen, S.; Wang, H.; Zhao, Y.; Dong, S. Bioorg. Chem. 2022, 129, 106221.Liu, Z.; Chen, S.; Wang, H.; Zhao, Y.; Dong, S. Bioorg. Chem. 2022, 129, 106221.

    12. [12]

      Chen, W. Y.; Hsieh, Y. A.; Tsai, C. I.; Kang, Y. F.; Chang, F. R.; Wu, Y. C.; Wu, C. C. Invest. New Drugs 2011, 29, 1347.Chen, W. Y.; Hsieh, Y. A.; Tsai, C. I.; Kang, Y. F.; Chang, F. R.; Wu, Y. C.; Wu, C. C. Invest. New Drugs 2011, 29, 1347.

    13. [13]

      Heid, E.; Green, W. H. J. Chem. Inf. Model 2022, 62, 2101.Heid, E.; Green, W. H. J. Chem. Inf. Model 2022, 62, 2101.

    14. [14]

      Böhme, A.; Thaens, D.; Schramm, F.; Paschke, A.; Schüürmann, G. Chem. Res. Toxicol. 2010, 23, 1905.Böhme, A.; Thaens, D.; Schramm, F.; Paschke, A.; Schüürmann, G. Chem. Res. Toxicol. 2010, 23, 1905.

    15. [15]

      Madzhidov, T. I.; Polishchuk, P. G.; Nugmanov, R. I.; Bodrov, A. V.; Lin, A. I.; Baskin, I. I.; Varnek, A. A.; Antipin, I. S. Russ. J. Org. Chem. 2014, 50, 459.Madzhidov, T. I.; Polishchuk, P. G.; Nugmanov, R. I.; Bodrov, A. V.; Lin, A. I.; Baskin, I. I.; Varnek, A. A.; Antipin, I. S. Russ. J. Org. Chem. 2014, 50, 459.

    16. [16]

      Lin, A. I.; Madzhidov, T. I.; Klimchuk, O.; Nugmanov, R. I.; Antipin, I. S.; Varnek, A. J. Chem. Inf. Model. 2016, 56, 2140.Lin, A. I.; Madzhidov, T. I.; Klimchuk, O.; Nugmanov, R. I.; Antipin, I. S.; Varnek, A. J. Chem. Inf. Model. 2016, 56, 2140.

    17. [17]

      Gimadiev, T. R.; Madzhidov, T. I.; Nugmanov, R. I.; Baskin, I. I.; Antipin, I. S.; Varnek, A. J. Comput. Aid. Mol. Des. 2018, 32, 401.Gimadiev, T. R.; Madzhidov, T. I.; Nugmanov, R. I.; Baskin, I. I.; Antipin, I. S.; Varnek, A. J. Comput. Aid. Mol. Des. 2018, 32, 401.

    18. [18]

      Madzhidov, T. I.; Gimadiev, T. R.; Malakhova, D. A.; Nugmanov, R. I.; Baskin, I. I.; Antipin, I. S.; Varnek, A. A. J. Struct. Chem. 2017, 58, 650.Madzhidov, T. I.; Gimadiev, T. R.; Malakhova, D. A.; Nugmanov, R. I.; Baskin, I. I.; Antipin, I. S.; Varnek, A. A. J. Struct. Chem. 2017, 58, 650.

    19. [19]

      Burns, J. A.; Whitesides, G. M. Chem. Rev. 1993, 93, 2583.Burns, J. A.; Whitesides, G. M. Chem. Rev. 1993, 93, 2583.

    20. [20]

      Townsend, P. A.; Farrar, E. H. E.; Grayson, M. N. ACS Omega 2022, 7, 26945.Townsend, P. A.; Farrar, E. H. E.; Grayson, M. N. ACS Omega 2022, 7, 26945.

    21. [21]

      Yang, K.; Swanson, K.; Jin, W.; Coley, C.; Eiden, P.; Gao, H.; Guzman-Perez, A.; Hopper, T.; Kelley, B.; Mathea, M.; et al. J. Chem. Inf. Model. 2019, 59 (8), 3370.Yang, K.; Swanson, K.; Jin, W.; Coley, C.; Eiden, P.; Gao, H.; Guzman-Perez, A.; Hopper, T.; Kelley, B.; Mathea, M.; et al. J. Chem. Inf. Model. 2019, 59 (8), 3370.

    22. [22]

      Böhme, A.; Thaens, D.; Paschke, A.; Schüürmann, G. Chem. Res. Toxicol. 2009, 22, 742.Böhme, A.; Thaens, D.; Paschke, A.; Schüürmann, G. Chem. Res. Toxicol. 2009, 22, 742.

    23. [23]

      Böhme, A.; Laqua, A.; Schüürmann, G. Chem. Res. Toxicol. 2016, 29, 952.Böhme, A.; Laqua, A.; Schüürmann, G. Chem. Res. Toxicol. 2016, 29, 952.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  32
  • HTML全文浏览量:  11
文章相关
  • 发布日期:  2025-09-15
  • 收稿日期:  2025-05-08
  • 修回日期:  2025-07-04
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章