日本理化学研究所（简称“理研”）生命机能科学研究中心控制分子设计研究小组的本间光贵组长与星药科大学药学部的福泽薰副教授等人组成的联合研究团队，利用“碎片分子轨道法（FMO法）”计算了新型冠状病毒（SARS-CoV-2）蛋白与治疗药候选化合物的分子间相互作用，并于4月17日在 “FMO数据库（FMODB）”（https://drugdesign.riken.jp/FMODB/）中公开了数据。全球的药物研发人员均可自由利用。
新型冠状病毒感染症（COVID-19）的致病病毒SARS-CoV-2的基因组编码中，具有形成病毒的蛋白质，参与病毒基因组复制以及病毒蛋白成熟的酶等。作为以这些蛋白质为靶标开发治疗药物的基础数据，日本蛋白质结构数据库（PDBj）的COVID-19专项围绕SARS-CoV-2携带的约20种病毒蛋白中的9种，录入了131个晶体结构（静态立体结构），既包括单独的病毒蛋白，也包括与治疗药候选化合物和人源蛋白的复合体。这些结构数据在开发治疗药物时是非常有用的信息。下一阶段研究人员将精确计算并明确治疗药候选化合物与病毒蛋白形成怎样的相互作用时会强力结合，这一点对开发新药至关重要。
FMO法是通过量子化学计算（第一原理）描述分子间相互作用的方法。此次研究团队对PDBj中录入的131个立体结构中的65个进行了FMO计算，解析了病毒与治疗药候选化合物之间的相互作用（分子之间的引力和排斥力等）。图1是9种蛋白质的结构，图2是CH/π轨道相互作用发挥了重要作用的治疗药候选化合物的放大图。这些数据已在蛋白质量子化学计算值数据库FMODB中公开，用户可以参考这些数据，精确评价治疗药候选化合物以何种机制与靶蛋白结合，从而设计出能与靶蛋白更紧密结合的有效治疗药物。
图1：FMO计算的9种蛋白质的代表性结构
图2：主蛋白酶与治疗药候选化合物形成CH/π轨道相互作用的情形
组氨酸残基的π轨道（黄色和绿色）与化合物的σCH轨道（红色）接近，形成引力相互作用。
图3是代表性的靶蛋白-治疗药候选化合物复合体——主蛋白酶-治疗药候选化合物的FMO数据（相互作用数据）详细浏览画面。图3上侧为结构数据和计算条件，下图按能量类型显示了与治疗药候选化合物附近的氨基酸残基之间的相互作用。可以改变显示范围等条件进行浏览。
图3：FMO数据库（FMODB）中的主蛋白酶与治疗药候选化合物的相互作用数据示例
文：JST客观日本编辑部
