一、课题背景和意义
心血管疾病是发达国家当前的主要死因。临床上常通过测量低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、非高密度脂蛋白胆固醇（非HDL-C）和载脂蛋白B（apoB）的水平作为致动脉粥样硬化性脂蛋白的评估，而这些脂蛋白也是心血管疾病的独立危险因素。他汀类药物作为降低致动脉粥样硬化脂蛋白的药物已有许多年，作为降低LDLC的主要药物，它可以降低心血管事件的发生率。然而，他汀治疗尚存在不足之处，即便使用强化他汀治疗，高危患者仍具有较高的心血管风险。此外，10%-20%的患者因肌肉骨骼系统不良反应而无法耐受他汀。
而Meta分析显示，强化剂量他汀治疗会增加新发糖尿病的发生率，从而有可能进一限制最大剂量他汀的使用。考虑到上述与他汀治疗的诸多重要话题，我们需要能够安全有效地降脂且预防心血管疾病的新型治疗药物。
因此，科学界始终在探索降低LDL-C的新靶点和新疗法。在众多新疗法中，前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶Kexin9型(proproteinconvertasesubtilisin/kexintype9,PCSK9)疗法最引人注目。
前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶9(ProproteinConvertaseSubtilisin/Kexintype9，PCSK9)是一种分泌型丝氨酸蛋白酶，由肝脏合成。该酶经分子内自身催化切开后分泌入血，与肝细胞表面低密度脂蛋白受体结合，促进低密度脂蛋白受体降解，致使低密度脂蛋白胆同醇水平升高。同时一系列体外和在体研究均证明PCSK9可促进肝脏低密度脂蛋白受体的降解。目前，大量的基础研究和临床试验结果表明，外源性干预措施抑制PCSK9活性后，可加速血浆低密度脂蛋白清除，从而产生良好的降脂效果。而家系研究也表明，PCSK9基因增益突变可导致LDL-C大幅度升高和冠心病性死亡；PCSK9基因无效突变则使LDL-C降低28%，15年内心血管事件死亡和心肌梗死的危险降低88%。所以，前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶9(ProproteinConvertaseSubtilisin/Kexintype9，PCSK9)是目前当红的降脂新靶点。PCSK9抑制剂提供了一种对抗低密度脂蛋白胆固醇的新治疗模式，被视为他汀类药物之后降脂药领域取得的最大进步。
目前有多种方法用于阻断PCSK9合成和抑制其活性，主要包括反义核苷酸、小分子干扰RNA(siRNA)、模拟肽和单克隆抗体等。PCSK9抗体在PCSK9抑制剂中发展最快。目前在研的PCSK9抑制剂药物中，绝大多数为单克隆抗体药物。其中已有部分药物完成III期临床试验。这些都属于大分子抑制剂。因为PCSK9与LDLR之间形成直接的蛋白质-蛋白质相互作用是其重要的药理学靶点,运用特异性抗体直接对抗PCSK9可阻断该作用从而调节LDL的吸收.
而国外大公司没有做成功小分子PCSK9抑制剂。原因是像PCSK9这类靶点传统上是不适合开发小分子的，它没有像酪氨酸激酶那样的天然口袋，结合界面相对来说比较开放、平坦，小分子接触面积有限，产生的疏水作用力也不会太强（实际上小分子可能没有被蛋白质包裹，直接裸露在水相环境中），即使结合上去了，被天然的大分子配体一碰可能就掉了。BioLeap公司应用hot-spotmapping技术，在LDLR/PCSK9结合界面上找到了高能位点，具备成药的可能性，因此计划用基于碎片的药物设计研发小分子抑制剂。但这相当于从头开始，怎么找碎片就是个难题，后面怎么也要个十年八载的。BroadInstitute想用高通量筛选，这完全是上帝掷骰子的问题，况且PCSK9是属于概率最低的那种靶点。所以，这或许就是目前PCSK9小分子抑制剂比较难于设计的原因。
二、课题研究内容和方法
计算机辅助药物设计是以计算机化学为基础，通过计算机的模拟、计算和预算药物与受体生物大分子之间的关系，设计和优化先导化合物的方法。计算机辅助药物设计实际上就是通过模拟和计算受体与配体的这种相互作用，进行先导化合物的优化与设计。计算机辅助药物设计大致包括活性位点分析法、数据库搜寻、全新药物设计。
因为目前没有文献指出PCSK9与小分子的结合位点。所以首先，我需要通过计算机辅助药物设计手段，寻找出蛋白质-蛋白质相互作用的靶点。找到位点后，用FBS的方法，把库中的小分子对接到蛋白质结构中，然后找到最高对接配体密度的区域，验证第一步所找出的位点是否正确。最后，通过虚拟筛选的方法，找出PCSK9的小分子抑制剂。
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