大量研究表明PI3Kγ(Phosphatidylinositol 3-Kinase gamma)介导的信号通路失调会导致多种癌症、炎症及自身免疫疾病的发生,使得PI3Kγ成为一个极具潜力的药物靶点。PI3Kγ选择性抑制剂的开发受到越来越多的关注。研究表明,PI寻找更多3Kγ与I类PI3K其它亚型蛋白具有高度同源性,且ATP结合口袋附近氨基酸大多比较保守,这也是导致选择性PI3Kγ抑制剂研究困难的主要原因。IPI-549是目前唯一一个进入临床试验的选择性PI3Kγ抑制剂,可以为PI3Kγ选择性抑制剂的开发提供参考信息。因此,本课题选用IPI-549作为工具药物,使用计算机模拟技术在分子水平揭示抑制剂选择性结合PI3Kγ的作用机制,为新型PI3Kγ抑制剂的开发提供理论基础。本课题主要研究内容及结果如下:(1)采用IPI-549及其系列衍生物分子Bio-Imaging作为研究对象,构建共同结构特征药效团、受体-配体药效团,探究了IPI-549系列分子及PI3Kγ蛋白的重要药效团特征。使用分子动力学模拟技术,研究了IPI-549在PI3Kγ活性口袋的结合构象,同时发现了与PI3Kγ选择性结合的关键氨基酸信息。基于上述药效团模型及分子动力学模拟揭示的构效关系及重要分子特征,利用基于结构的药物改造方式设计了一批新分子。使用上述开发的药效团模型进行活性验证,发现部分确认细节新设计的化合物对比IPI-549,拥有更高的PI3Kγ结合亲和力。上述结果分别从小分子抑制剂和靶标大分子两方面揭示了PI3Kγ选择性分子机制,为后期PI3Kγ抑制剂理性设计及虚拟筛选提供理论指导。(2)构建了一种结合共同结构特征药效团、受体-配体药效团、分子对接的层级虚拟筛选策略,完成了对Ch EMBL大型分子数据库的虚拟筛选,最终获得了一批具有高预测活性的潜在PI3Kγ抑制剂分子。为了对新筛选的小分子进行抑制率测定,构建了PI3Kγ体外酶活性检测方法。首先,通过构建Pcmv6-PI3Kγ质粒,使用HEK293T细胞进行PI3Kγ蛋白的重组表达。经亲和层析法获得了PI3Kγ蛋白激酶,使用ATP化学发光法,构建PI3Kγ酶活性检测方法,用于对虚拟筛选化合物的PI3Kγ抑制活性的验证。