G蛋白偶联受体（GPCRs）在人体内大部分的细胞信号传导中起着主要作用,其异常表达和许多疾病密切相关,也是研究最深入的药物靶点。人类的GPCRs蛋白家族主要包括A类（视紫红质样受体）、B类（分泌素受体家族）、C类（代谢型谷氨酸受体）和F类（Frizzled/Smoothened家族）,目前已有许多批准的靶向药物和临床试验的候选药物针对这些蛋白家族中发现的靶点。本论文选择B类家族中与2型糖尿病（T2DM）相关的胰高血糖素受体（GCGR）蛋白和F类家族中与肿瘤相关的Smoothened（SMO）蛋白,采用深度学习、从头药物设计、虚拟筛选、分子对接和分子动力学模拟、药物-靶点作用网络构建及分析、细胞实验等方法,进行小分子靶向药物的研究,具体研究内容包括以下两个方面:1.通过人工智能药物设计软件Mol AICal在GCGR蛋白口袋中设计小分子拮抗剂,根据对接分数和MM/GBSA从聚类和过滤后的小分子中挑选出10个化合物并进行了ADMET成药性预测。应用基于网络的方法,取10个化合物和T2DM的交集靶点进行GO和KEGG功能富集以及构建药物-靶点作用网络,比较分析各个化合物的潜在靶点与T2DM通路的相关性,预测出10个小分子中活性最好的候选化合物。同时使用细胞实验的方法验证了预测结果,活性最好的化合物c AMP拮抗活性最优。为揭示活性最好的化合物靶向GCGR的作用机制,我们分别对无配体的GCGR和拮抗剂结合的GCGR进行了分子动力学模拟,结果显示拮抗剂使GCGR的构象处于不稳定的状态,不能结合胰高血糖素从而阻断信号转导。这些研究不但发现了一种新的有潜力治疗T2DM的小分子GCGR拮抗剂,而且还提供了一种新的低成本的药物研究方法。2.SMO的晶体结构显示胆固醇通过非共价键与蛋白胞外结构域中的氨基酸残基Asp95相互作用,但一些研究表明胆固醇与Asp95共价结合。为了探究这些相互矛盾的实验结果,应用分子动力学模拟和马尔科夫模型分析了SMO与非共价结合胆固醇和共价结合胆固醇之间的相互作用机理。结果显示如果Asp95与胆固醇之间没有共价键,那么胆固醇就不能稳定在Asp95周围,这与胆固醇共价修饰SMO的实验结果一致,而与SMO晶体结构的报道不一致。基于以上结论,我们在胆固醇共价结合的SMO蛋白口袋中进行了小分子的虚拟筛选,得到了一些靶向SMO的化合物,并对挑选出的化合物进行了ADMET成药性预测,初步推断挑选的化合物可以用作进一步的研究。研究结果不仅为SMO药物设计提供了有用的信息,更重要的是提示在进行相关的科学研究时,要仔细分析蛋白的晶体结构,而分子动力学模拟可以获得更合理的晶体结构用于药物设计。