随着药物设计领域的发展,激酶、离子通道等传统药物分子靶点的开发已经趋于饱和,药物科学家们希望找到更多可成药的靶点为药物设计提供更多可能。蛋白-蛋白相互作用（PPIs）靶点逐渐进入人们的视野,其参与调节DNA复制、转录、翻译和跨膜信号转导、凋亡、自噬等多种细胞功能。其中自吞噬是细胞降解胞质蛋白和细胞器以维持自身活性的一种重要手段,近年来对自噬的研究进展突出了其在生理和病理条件下的重要性。研究表明自噬通路中的蛋白-蛋白相互作用网络以一种复杂而可控的方式调控着自噬通路。ATG5蛋白是自噬相关蛋白-蛋白相互作用网络中至关重要的一员,其与ATG16和ATG12形成的三元复合体是自噬体膜延伸的关键,目前对于ATG5蛋白的研究还停留在作用机制和基因组层面。因此,对于以ATG5蛋白为靶点的相关药物研究是一项十分新颖且极具挑战性的工作。本论文的第一部分工作是靶向ATG5-ATG16或ATG5-TECAIR相互作用的多肽抑制剂设计。作者首先对课题组前期设计的ATG5-TECAIR复合物多肽抑制剂进行了分子动力学模拟,结合HTRF实验数据确定了多肽各位点的最适残基。围绕多肽的AFIM区,采用分解结合自由能的计算方法结合HTRF实验方法的验证,探究多肽长度对它与ATG5结合能的影响。经改造的多肽抑制活性提高了四倍左右,目前该系列多肽对ATG5-TECAIR复合物最高IC₅₀值可达到28 n M。接下来,我们通过加装穿膜肽和荧光基团FITC对野生型多肽的透膜性进行了探究,荧光共聚显微实验的结果表明穿膜肽是野生型多肽16a10入膜的关键。在对透膜性探究的另一部分工作中,我们尝试对多肽的蛋白结合面进行疏水突变。有趣的是,我们发现了部分对ATG5-ATG16复合物也存在5μM左右抑制活性的多肽,虽然抑制活性不高,但在细胞上已经初步展现出抑制自吞噬的趋势。本论文的第二部分工作是靶向ATG5蛋白小分子抑制剂的设计。作者首先利用丙氨酸扫描的计算方法预测了ATG5蛋白结合界面上的热点残基,为后续的小分子结构改造、多肽的长度及各位点最适残基的探究奠定了基础。随后作者利用分子对接和分子动力学模拟的手段确定了先导化合物TS13与靶蛋白ATG5的结合模式。通过相似性搜索、形状匹配等方法完成了第一轮对1367个上市药物的虚拟筛选,得到了具有新颖骨架的药物硝呋烯腙。第二轮筛选,将硝呋烯腙和先导化合物TS13进行叠合,基于TS13的氢键受体、硝呋烯腙的氢键供体,以及二者共同具有的疏水芳环构建药效团和形状模型,对chemdiv数据库的三百多万个化合物进行虚拟筛选,最终得到化合物TC25,其活性与TS13相当,且摒弃了TS13中的PAINS结构,为日后的改造和合成工作降低了难度。