p21活化激酶4（PAK4）广泛地存在于真核生物中,在人体的所有组织中均有表达。PAK4可以在细胞内外将信号传递给下游,参与了细胞生长、诱导凋亡、细胞增殖和衰老等多个过程。但研究显示PAK4容易过表达,其过表达与多种癌症相关。抑制PAK4的表达对治疗癌症有明显的作用,所以近年来对PAK4抑制剂的研究热度不断增加。吡咯并嘧啶类化合物自发现之初起就引起了广大化学研究者的注意。吡咯并[2,3-d]嘧啶结构具有抗菌、抗病毒、抗癌等功效,是很多生物活性物质的重要组成部分,在一些天然产物和药物中较为常见。有实验结果显示,吡咯并嘧啶作为母核的有机小分子可作为PAK4的抑制剂,对PAK4有比较明显的抑制效果并且没有细胞毒性。抑制剂母核上取代基的不同对PAK4的抑制效果有明显差异。然而,实验的方法只能得到抑制剂间抑制能力相差的大小倍数,却无法对这种产生的结果进行具体的原因分析。为了解释带有不同取代基的抑制剂对PAK4抑制效果有明显差异的原因,本文采用理论计算的手段,通过分子对接计算、分子动力学模拟配合结合自由能计算的方法,从分子水平上研究了PAK4的四种7H-吡咯并[2,3-d]嘧啶衍生物类竞争型抑制剂的结合模式和抑制机理。计算结果表明,四个抑制剂与酶的铰链区（Glu396-Gly400）,β折叠片区（β1:Ile325-Gly330,β2:Gly333-Thr339,β3:Leu346-Asp353,β7:Ile446-Thr449）以及4-取代基周围带有电荷化侧链的残基（Lys350,Glu366,Asp405,Asp444,Asp458,Arg589和Arg591）有较强的相互作用。抑制剂与铰链区残基的相互作用最强,以氢键为主,是抑制剂具有抑制能力的主要原因。铰链上的氢键使抑制剂的母核和2-取代基不易发生翻转,有效地保证了抑制剂的稳定结合。抑制剂的4-取代基与其周围侧链电荷化的残基主要通过静电相互作用结合。抑制剂5n的末端氨基与其它三个抑制剂不同,会造成周围残基与其形成的氢键或静电作用的增强,因此是四个抑制剂中抑制能力最强的。抑制剂5h,5g和5e的2-取代基上的卤素原子不同,原子上所带电荷数也不同,这会造成2-苯环位置上的差异,并影响其与铰链区残基的相互作用。卤素原子的不同还会一定程度上影响4-亚氨基的方向,并因此影响其与周围电荷化残基的亲和力。这些变化综合的结果导致抑制剂5e在四种抑制剂中抑制能力最弱。综上所述,抑制剂取代基的结构、电荷分布和带电基团的方向对抑制能力影响较大。我们的研究阐释了抑制剂抑制能力差异的部分原因,可以为之后PAK4竞争型抑制剂的设计提供一些理论依据。