趙蘊杰教授團隊在軟物質物理研究領域取得新進展

華大在線訊（通訊員 物軒）近日，物理科學與技術學院趙蘊杰教授與美國喬治華盛頓大學曾辰教授合作在軟物質物理領域取得了新的研究進展，在《Briefings in Bioinformatics》雜志（影響因子：13.99）發表題為“Prediction of allosteric druggable pockets of cyclin-dependent kinases”的綜述論文（全文鏈接：https://doi.org/10.1093/bib/bbac290）。我校博士研究生寧尚波為該論文的第一作者，趙蘊杰教授和曾辰教授為論文的通訊作者，華中師范大學為第一完成單位。

趙蘊杰教授團隊長期研究軟物質物理方向，揭示生物分子結構和功能的基本原理，設計基于物理和人工智能的特異性靶向抑制劑。該論文綜述了周期蛋白依賴性激酶結構與抑制劑研究的進展與挑戰，對激酶家族結合口袋的序列與結構拓撲特征做了細致的分析。在此基礎上，團隊利用分子動力學模擬、自由能精確計算和動態復雜網絡等物理模型定量分析抑制劑對激酶結構與功能的影響，可精確預測靶向結合位點與特異性抑制劑，為靶向激酶的藥物研發提供了理論指導與科技支撐。

該方法可以通過四個步驟描述：第一步采用滾動探針識別激酶結構的口袋區域，定量計算組成口袋的氨基酸序列保守性與口袋結構的拓撲特征（圖1）。第二步通過分子動力學模擬和動態復雜網絡物理模型評估結合口袋對激酶結構和功能的影響，識別潛在的靶向位點（圖2）。第三步利用基于動力學的精確自由能計算、功能界面相互作用計算、和基于復雜網絡的運動關聯性分析等模型綜合評估抑制劑結合前后激酶結構的構象變化，篩選潛在的激酶抑制劑（圖3）。第四步采用基于增強采樣的拉伸動力學模型對潛在抑制劑進行理論驗證（圖4）。實驗結果表明，該方法可以成功篩選特異性靶向抑制劑。

該研究工作得到國家自然科學基金面上項目、華中師范大學優秀青年團隊和優博培育項目等的資助。

（審讀人：俞云偉）