1、有機磷（organophosphorus,OP）化合物會對人體乙酰膽堿酯酶（acetylcholinesterase,AChE）產(chǎn)生不可逆的抑制，嚴(yán)重者可致人死亡。目前潛在的OP解毒劑有小分子肟類化合物（oxime）和生物大分子丁酰膽堿酯酶（butyrylcholinesterase,BChE），然而這兩類解毒劑均存在缺陷，需要對這兩類解毒劑進行改進以提高解毒效率。本文分別對oxime和BChE的解毒機理進行了一系列的探索，為后續(xù)的基于

2、結(jié)構(gòu)和機理的高效OP解毒劑的設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。此外，在本文的研究過程中，我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的分子對接技術(shù)并不能準(zhǔn)確的預(yù)測oxime在AChE中結(jié)合模式。為解決這一問題，我們通過提高打分函數(shù)準(zhǔn)確性，最終發(fā)展出了能準(zhǔn)確預(yù)測oxime在AChE中結(jié)合模式的對接方法。同時，我們還發(fā)現(xiàn)小分子的起始構(gòu)象對Autodock對接結(jié)果的準(zhǔn)確性有重要影響。為了消除這種影響，我們制定了改進方案，即通過發(fā)展有效的構(gòu)象搜索方法，在對接前利用該方法對小分子進行預(yù)處理并給

3、出合理的起始構(gòu)象，從而使任意小分子構(gòu)象出發(fā)均能有較高的對接準(zhǔn)確率。
　　第一章中，我們利用平均力勢（Potential of Mean Force,PMF）方法在原子水平上揭示了HI6進入AChE活性口袋的過程。PMF模擬結(jié)果表明，W286的側(cè)鏈?zhǔn)紫壬烊肴芤褐形鼿I6靠近AChE的活性口袋入口。在HI6進一步結(jié)合到AChE活性口袋內(nèi)部的過程中，W286的側(cè)鏈會隨著HI6運動而轉(zhuǎn)動，二者之間一直維持著較強的π-π相互作用。在整個結(jié)

4、合過程中，位于AChE外周陰離子位點的W286對結(jié)合oxime發(fā)揮了關(guān)鍵性的穩(wěn)定作用。
　　第二章中，為探索BChE水解OP的反應(yīng)機理，我們對不同BChE-OP復(fù)合物進行分子動力學(xué)（Molecular Dynamics,MD）模擬。MD結(jié)果表明，在酶活性口袋里水分子是從P-Oγ共價鍵的側(cè)位空間發(fā)動親核進攻的，這和OP在溶液中的水解情況是不一樣的。同時我們發(fā)現(xiàn)，E197與親核進攻水分子之間的氫鍵相互作用越強，水解反應(yīng)速率越弱。這一發(fā)

5、現(xiàn)表明，E197很可能通過與水分子之間的氫鍵相互削弱該水分子的親核進攻性。在確定了親核水的進攻方向后，我們對BChE水解paraoxon-methyl的反應(yīng)過程進行了QM/MM反應(yīng)途徑計算。計算結(jié)果表明，氧負離子洞對反應(yīng)途徑的影響至關(guān)重要，它在反應(yīng)過程中的構(gòu)象變化也許需要通過更準(zhǔn)確的量子化學(xué)方法來描述。我們下一步的工作將改進pseudobond QM/MM方法，擴展其應(yīng)用范圍，使之能用QM方法處理蛋白骨架原子，進而使我們能準(zhǔn)確合理地探索

6、BChE水解paraoxon-methyl的基本反應(yīng)途徑。
　　第三章中，我們發(fā)展了能準(zhǔn)確預(yù)測oxime在AChE中結(jié)合模式的對接方法和小分子構(gòu)象搜索方法。我們對MM/PBSA計算結(jié)合自由能的公式進行修改，將小分子在結(jié)合過程中由構(gòu)象變化引起的能量差以及水分子對結(jié)合自由能的貢獻考慮進來，大大提高了打分函數(shù)的準(zhǔn)確性。利用該打分函數(shù)能準(zhǔn)確的預(yù)測出HI6、obidoxime和HLo7在AChE中的結(jié)合模式。此外，我們發(fā)展了針對小分子的系統(tǒng)