1.一種評(píng)估抗菌肽抗菌力的系統(tǒng),其特征在于,包括:
(a)第一輸入單元,用于多肽的建構(gòu);
(b)第二輸入單元,用于磷酸雙脂層的建構(gòu);
(c)第一處理單元,其與所述第一輸入單元以及所述第二輸入單元連接,該第一處理單元用于將第一輸入單元建構(gòu)的多肽與第二輸入單元建構(gòu)的磷酸雙脂層于水溶液環(huán)境中進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬;
(d)第二處理單元,該第二處理單元與所述第一處理單元相連接,用于計(jì)算該多肽在每格模擬快照(snapshot)中與膜內(nèi)脂鏈尾有碰觸之重原子數(shù)Ni及與膜內(nèi)脂鏈尾未碰觸之重原子數(shù)NO,對(duì)模擬平衡后4納秒中所收集的快照做平均,得到<Ni>與<NO>,進(jìn)而計(jì)算分配自由能ΔGp,其中所述重原子是指氫原子之外的所有原子;
(e)輸出單元,該輸出單元與所述第二處理單元連接,用于將預(yù)測(cè)信息-分配自由能ΔGp輸出;
其中,所述第一輸入單元、所述第二輸入單元、所述第一處理單元、所述第二處理單元及該輸出單元系通過(guò)計(jì)算機(jī)操作。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其特征在于,所述第一輸入單元包含由軟件(如PyMol或Discovery Studio Visualizer)創(chuàng)造的模擬多肽,或由實(shí)驗(yàn)結(jié)果(如從X-ray crystallography或NMR)得知的多肽,模擬平衡的多肽包含利用模擬軟件(如NAMD、VMD、AMBER、GROMACS)以及常用力場(chǎng)(如CHARMM、AMBER、GROMOS、OPLS)來(lái)達(dá)到多肽在類(lèi)生理環(huán)境下的平衡狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其特征在于,所述第二輸入單元包含以“CHARMM-GUI”服務(wù)器及相似軟件來(lái)建膜(磷酸雙脂層),模擬平衡的磷酸雙脂層包含利用模擬軟件(如NAMD、VMD、AMBER、GROMACS)以及常用力場(chǎng)(如CHARMM、AMBER、GROMOS、OPLS)來(lái)達(dá)到磷酸雙脂層在類(lèi)生理環(huán)境下的平衡狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其特征在于,所述第一處理單元包含利用模擬軟件(如NAMD2.9版、VMD1.9.2版、AMBER14、GROMACS)以及常用力場(chǎng)(如CHARMM、AMBER、GROMOS、OPLS)來(lái)達(dá)到多肽穩(wěn)定插入磷酸雙脂層的平衡狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其特征在于,所述磷酸雙脂層由十六酰油酰磷脂酰膽堿(palmitoyloleoylPhosphatidyl choline,簡(jiǎn)稱(chēng)POPC)及/或十六酰油酰磷脂酰甘油酰甘油(palmitoyloleoyl-phosphatidylglycerol,簡(jiǎn)稱(chēng)POPG)所構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其特征在于,所述分子動(dòng)力學(xué)模擬用于調(diào)整所述多肽的方向,使其疏水面朝向預(yù)先平衡好的磷酸雙脂層,而親水面(即帶正電端)朝向另一端,然后當(dāng)兩者的質(zhì)心投影到與膜垂直的軸上相距為時(shí),再展開(kāi)下沉而上浮表面模擬。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng),其特征在于,所述下沉而上浮表面模擬包括螺旋構(gòu)型的多肽被微弱的拉力拖至膜內(nèi)磷酸雙脂上層磷原子之平均坐標(biāo)下方的位置并維持?jǐn)?shù)納秒。接著去除對(duì)螺旋構(gòu)型多肽的限制力,進(jìn)行10~35納秒的模擬,使其上浮至膜表面并且平衡。
8.一種應(yīng)用權(quán)利要求1的系統(tǒng)預(yù)測(cè)抗菌肽抗菌力的方法,其特征在于,包含以下步驟:
(a)通過(guò)第一輸入單元建構(gòu)多肽,并將該多肽置于水溶液環(huán)境中持續(xù)第一時(shí)間,進(jìn)行平衡反應(yīng);
(b)通過(guò)第二輸入單元建構(gòu)磷酸雙脂層,并將該磷酸雙脂層置于水溶液環(huán)境中持續(xù)第二時(shí)間,進(jìn)行平衡反應(yīng);
(c)通過(guò)第一處理單元,將所述第一輸入單元建構(gòu)的多肽與所述第二輸入單元建構(gòu)的磷酸雙脂層在水溶液環(huán)境中進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬;
(d)通過(guò)第二處理單元,計(jì)算所述多肽在每格模擬快照(snapshot)中與膜內(nèi)脂鏈尾有碰觸的重原子數(shù)Ni及與膜內(nèi)脂鏈尾未碰觸的重原子數(shù)NO,對(duì)模擬平衡后4納秒中所收集的快照做平均,得到<Ni>與<NO>,進(jìn)而計(jì)算分配自由能ΔGp;
(e)通過(guò)與所述第二處理單元連接的輸出單元,將分配自由能或預(yù)測(cè)的多肽活性信息輸出。
9.如權(quán)利要求8所述的方法,其特征在于,所述平衡反應(yīng)是將多肽置于模擬水環(huán)境中數(shù)百皮秒(ps)。
10.如權(quán)利要求8所述的方法,其特征在于,所述第一輸入單元包含由軟件(如PyMol或Discovery Studio Visualizer)創(chuàng)造的模擬多肽,或由實(shí)驗(yàn)結(jié)果(如從X-ray crystallography或NMR)得知的多肽,模擬平衡的多肽包含利用模擬軟件(如NAMD、VMD、AMBER、GROMACS)以及常用力場(chǎng)(如CHARMM、AMBER、GROMOS、OPLS)來(lái)達(dá)到多肽在類(lèi)生理環(huán)境下的平衡狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求8所述的方法,其特征在于,所述第二輸入單元是包含以“CHARMM-GUI”服務(wù)器及相似軟件來(lái)建膜(磷酸雙脂層),模擬平衡的磷酸雙脂層包含利用模擬軟件(如NAMD、VMD、AMBER、GROMACS)以及常用力場(chǎng)(如CHARMM、AMBER、GROMOS、OPLS)來(lái)達(dá)到磷酸雙脂層在類(lèi)生理環(huán)境下的平衡狀態(tài)。
12.如權(quán)利要求8所述的方法,其特征在于,所述第一處理單元包含利用模擬軟件(如NAMD、VMD、AMBER、GROMACS)以及常用力場(chǎng)(如CHARMM、AMBER、GROMOS、OPLS)來(lái)達(dá)到多肽穩(wěn)定插入磷酸雙脂層的平衡狀態(tài)。
13.如權(quán)利要求8所述的方法,其特征在于,所述磷酸雙脂層系由十六酰油酰磷脂酰膽堿(palmitoyloleoyl Phosphatidylcholine,簡(jiǎn)稱(chēng)POPC)及/或十六酰油酰磷脂酰甘油酰甘油(palmitoyloleoyl-phosphatidylglycerol,簡(jiǎn)稱(chēng)POPG)所構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求8所述的方法,其特征在于,所述預(yù)測(cè)信息是指該多肽的抗菌性。
15.如權(quán)利要求8所述的方法,其特征在于,所述分子動(dòng)力學(xué)模擬用于調(diào)整具有螺旋構(gòu)型多肽的方向,使其疏水面朝向預(yù)先平衡好的磷酸雙脂層,而親水面(即帶正電端)朝向另一端,然后當(dāng)兩者的質(zhì)心投影到與膜垂直的軸上相距為時(shí),再展開(kāi)“下沉而上浮表面”的模擬。
16.如權(quán)利要求15所述的方法,其特征在于,所述下沉而上浮表面模擬該螺旋構(gòu)型的多肽被微弱的拉力拖至膜內(nèi)磷酸雙脂上層磷原子的平均坐標(biāo)下方的位置并維持?jǐn)?shù)納秒。接著去除對(duì)螺旋構(gòu)型多肽的限制力,使其上浮至膜表面,再進(jìn)行10~35納秒的模擬。
17.如權(quán)利要求8所述的方法,其特征在于,所述分配自由能系為ΔGp=-kBTln(<Ni>/<No>)或ΔGp=-kBT(<lnNi>/<lnNo>),其中kB為波茲曼常數(shù)、T為溫度、Ni與No分別為每格模擬快照(snapshot)中與膜內(nèi)脂鏈尾有碰觸和未碰觸的多肽內(nèi)重原子的數(shù)量,<>表示4ns的移動(dòng)平均。
18.一種具有低溶血性的抗菌肽,其特征在于,所述抗菌肽如下列式I所示:
xAP1yBP2zCn(P3vD)式I;
其中x、y、z、v以及n均為正整數(shù);
且x=0~6、y=0或4、z=0~6、v=0~4以及n=0或1;
其中P1、P2以及P3是指-Trp-Leu-Lys-;
其中A、B以及C選自由Trp、Leu以及Lys所組成的群組;
其中D系指Lys。
19.如權(quán)利要求18所述的方法,其特征在于,所述抗菌肽選自由SEQ ID NO:2至SEQ ID NO:13所組成的群組。