一种筛选高性能给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针的方法和系统

本发明属于蛋白检测，具体涉及一种筛选高性能给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针的方法和系统。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、神经退行性疾病在人群中发病率逐年增加，神经退行性疾病多发于老年人群中，包括阿尔茨海默病（alzheimer’s disease）即老年痴呆症、帕金森症（parkinson’sdisease）等，患者会出现记忆功能减退，语言障碍，时间和空间定向力障碍，智力低下，思维迟钝，计算力和判断力差，个性改变，生活和工作的主动性丧失等症状。尤其是老年痴呆症已成为人类继心血管病、癌症、中风之后导致高死亡率的第四位疾病。

3、β淀粉样蛋白是阿尔茨海默症的重要生物标志物，可以作为疾病的关键靶点。大量研究表明，β淀粉样蛋白异常积累阻碍了大脑正常的感知、分析等功能，导致认知能力衰退、行为异常和记忆功能丧失等症状。尽管科研人员一直在努力寻找阿尔茨海默症的治疗方案，但目前尚未开发出能够清除患者体内的β淀粉样蛋白的有效药物。大多数患者在确诊时，病症已到达不可治愈的地步。因此，研发阿尔茨海默症的早期诊断工具，实现阿尔茨海默症相关生物标志物的准确监测，对疾病的精准预防和治疗具有重要意义。

4、近年来，荧光成像技术凭借其非侵入性、成本低、非辐射和灵敏度高等优势，已被广泛应用于生物识别、物质检测和生物医学等领域。因此在这一背景下，设计靶向β淀粉样蛋白的荧光探针成为当前的一个研究热点。鉴于给体-受体型有机小分子具有良好的生物相容性、易于合成和修饰等特点，现已公开了多种基于给体-受体型化学荧光团骨架的β淀粉样蛋白荧光探针。

5、然而，现阶段对于β淀粉样蛋白荧光探针的研究主要侧重于实验合成，通常涉及探针分子的设计、合成、性能表征、优化等诸多步骤，需要耗费大量的人力、资源以及时间，导致开发进展缓慢且效率低下。针对上述问题，基于理论角度开发具有强亲和力、高荧光强度的给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针的筛选方法，不仅可以节约研发的成本，还能够加速研发的进程，从而快速筛选出具有潜力的高性能给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针，为开发新型荧光探针提供设计策略。

技术实现思路

1、为了克服上述问题，本发明提供了一种筛选高性能给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针的方法和系统。

2、为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面，提供了一种筛选高性能给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针的方法，包括：

4、构建给体-受体型荧光探针分子模型，并与β淀粉样蛋白结构对接，构建给体-受体型荧光探针-β淀粉样蛋白复合物；并获取复合物构象；

5、对复合物构象进行聚类分析，基于聚类分析结果进行复合物构象的筛选；

6、对筛选出的复合物构象中的荧光探针结构进行结构优化，从优化的结果中获取分子轨道能量参数；并获取结构优化后的荧光探针的光学性质参数；

7、基于获取的聚类分析结果、分子轨道能量参数以及光学性质参数筛选出高性能给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针。

8、本发明的第二个方面，提供一种筛选高性能给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针的系统，包括：

9、复合物构象模块，用于构建给体-受体型荧光探针分子模型，并与β淀粉样蛋白结构对接，构建给体-受体型荧光探针-β淀粉样蛋白复合物；并获取复合物构象；

10、聚类分析模块，用于对复合物构象进行聚类分析，基于聚类分析结果进行复合物构象的筛选；

11、结构优化以及性质计算模块，用于对筛选出的复合物构象中的荧光探针结构进行结构优化，从优化的结果中获取分子轨道能量参数；并获取结构优化后的荧光探针的光学性质参数；

12、筛选模块，用于基于获取的聚类分析结果、分子轨道能量参数以及光学性质参数筛选出高性能给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针。

13、本发明的有益效果在于：

14、（1）本发明首先构建了给体-受体型荧光探针，后与β淀粉样蛋白结构进行分子对接，构建了给体-受体型荧光探针-β淀粉样蛋白复合物；并获取所有的复合物构象。对所有的复合物构象进行聚类分析，统计荧光探针在蛋白中的对接位点、相互作用能以及结合自由能信息；基于相互作用能以及结合自由能的结果筛选亲和力强的复合物构象进行后续计算和分析。采用oniom方法对筛选出的复合物构象中的荧光探针结构进行结构优化，获得结构稳定的荧光探针，从优化的结果中获取分子轨道能量参数；并采用oniom方法计算获取结构优化后的荧光探针的光学性质参数，具体包括荧光探针的吸收波长、荧光波长以及荧光强度以及stokes位移。综合、全面地考察荧光探针的亲和力以及光学响应，筛选出高性能给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针。

15、（2）本发明提供了一种快速、准确筛选高性能给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针的方法，可以为β淀粉样蛋白荧光探针的设计提供可靠的理论指导，同时也可以实现β淀粉样蛋白荧光探针的高通量筛选，为科研实践和医学应用提供有力的工具和技术支持，推动荧光成像领域的发展和进步。

技术特征：

1.一种筛选高性能给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针的方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的筛选高性能给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针的方法，其特征在于，给体-受体型荧光探针分子模型与β淀粉样蛋白结构对接模拟的软件为autodock4.2，对接方法为半柔性对接，并选择lamrckian ga 4.2算法执行对接。

3.如权利要求1所述的筛选高性能给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针的方法，其特征在于，对复合物构象进行聚类分析，统计荧光探针在蛋白中的对接位点、相互作用能以及结合自由能信息。

4.如权利要求3所述的筛选高性能给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针的方法，其特征在于，

5.如权利要求1所述的筛选高性能给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针的方法，其特征在于，基于荧光探针在蛋白中的相互作用能以及结合自由能筛选进行复合物构象的筛选；

6.如权利要求1所述的筛选高性能给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针的方法，其特征在于，采用oniom方法对筛选出的复合物构象中的荧光探针结构进行结构优化；

7.如权利要求1所述的筛选高性能给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针的方法，其特征在于，从优化的结果中获取分子轨道能量参数，所述分子轨道能量参数为最高占据轨道homo与最低未占据轨道lumo之间的能隙p2。

8.如权利要求1所述的筛选高性能给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针的方法，其特征在于，采用oniom方法对优化后的荧光探针结构进行光学性质参数的计算，所述光学性质包括光吸收性质和荧光性质，所述参数具体包括吸收波长、荧光波长、荧光强度p3以及吸收波长和荧光波长之差stokes位移p4；

9.如权利要求1所述的筛选高性能给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针的方法，其特征在于，基于获取的聚类分析结果、分子轨道能量参数以及光学性质参数筛选出高性能给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针的方法包括：

10.一种筛选高性能给体-受体型β淀粉样蛋白荧光探针的系统，其特征在于，包括：

技术总结本发明属于蛋白检测技术领域，具体涉及一种筛选高性能给体‑受体型β淀粉样蛋白荧光探针的方法和系统。本发明构建了给体‑受体型荧光探针‑β淀粉样蛋白复合物；并获取所有的复合物构象。对所有的复合物构象进行聚类分析，统计荧光探针在蛋白中的对接位点、相互作用能以及结合自由能信息；基于相互作用能以及结合自由能的结果筛选亲和力强的复合物构象。对筛选出的复合物构象中的荧光探针结构进行结构优化，获得结构稳定的荧光探针，从优化的结果中获取分子轨道能量参数；并计算获取结构优化后的荧光探针的光学性质参数，综合、全面地考察荧光探针的亲和力以及光学响应，筛选出高性能给体‑受体型β淀粉样蛋白荧光探针。技术研发人员：张玉瑾,冷建材,张美娜受保护的技术使用者：齐鲁工业大学（山东省科学院）技术研发日：技术公布日：2024/8/20