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乳腺癌已成为威胁女性健康的第二大疾病，其中约有1/3的乳腺癌为雌激素依赖型，调节并控制体内的雌激素水平是治疗这类疾病的有效方法。芳香化酶(aromatase)是人体内生物合成雌激素的关键限速酶，生成的雌激素能与肿瘤细胞的雌激素受体结合刺激肿瘤的生长，芳香化酶和雌激素受体（estrogen receptors，ERs）也因此成为治疗乳腺癌的主要药物作用靶标。本论文主要借助计算机辅助药物设计方法，对芳香化酶唑类抑制剂的抑制机理和雌激素受体的耐药机制及新型调节剂的发现进行了探索研究。 论文第一章概述了计算机辅助药物设计的基本理论和主要方法，着重介绍了本论文中用到的分子动力学模拟、分子对接和虚拟筛选等方法。 论文的第二章，综合运用分子对接和多种分子动力学模拟方法（常规动力学、随机加速动力学和拉伸动力学），对两个含有唑类骨架但抑制活性显著不同的芳香化酶抑制剂letrozole(LTZ)和imazalil(IMZ)的抑制机理进行了比较研究。通过分子对接和分子动力学模拟优化，得到了这两个抑制剂在结合口袋中稳定的结合模式。用MM-GBSA方法计算了它们与芳香化酶的结合自由能，所得结果与实验的相对活性一致。通过结合自由能分解，表征了对这两个唑类抑制剂结合起重要作用的残基。最后对两个体系进行了随机加速分子动力学和拉伸分子动力学模拟，结果发现芳香化酶结构中同时存在多个配体解离通道。有趣的是，抑制活性不同的这两个唑类抑制剂选择不同的优势通道从芳香化酶的结合口袋解离。此外，我们识别了在抑制剂解离过程中起重要作用的关键残基。这些研究为进一步设计新型芳香化酶抑制剂提供了重要的信息。 论文的第三章，主要采用基于结构的分级虚拟筛选策略，筛选发现了新型雌激素受体调节剂。以分子动力学优化后的平衡结构为受体模型，对DrugBank中的1634个化合物数据库和本课题组内部146化合物数据库，进行了三轮虚拟筛选，最终挑选了9个化合物进行生物活性测试。实验结果表明，8个化合物对雌激素受体在分子水平上表现出拮抗作用。其中7个化合物对ERα，3个化合物对ERβ的IC50值小于10μM。4个化合物对ERα有一定的选择性，一个化合物对ERβ作用较强，IC50值小于1μM。 论文的第四章，主要针对乳腺癌病人中出现的ESR1基因（编码ERα基因）突变引起的耐药性机制进行了探讨。分别构建了ERα野生型和突变体的激动构象模型和拮抗构象模型，用分子动力学模拟方法比较了突变体和野生型受体的动力学行为和对药物结合力的差异。研究结果表明在ERα的Y537S突变体激动构象中，螺旋12(H12)通过与H3-5之间形成的氢键作用来稳定活性构象。在Y537S中Ser537与位于H3上的Asp351形成氢键，并且Asp358与共激活因子上的Lys688形成氢键作用。这些残基间的相互作用，能稳定H12的位置朝向H3，从而稳定共激活因子的结合，使受体结构处于活性状态。ERα拮抗构象的分子模拟结果表明，与野生型受体相比，D538G与拮抗剂4-羟基他莫昔芬结合能升高，也即D538突变成Gly后与拮抗剂的结合力减弱。通过对蛋白构象稳定性的分析，发现Y537S及D538G突变后连接H9和H10的loop区（残基458-472）以及连接H9和H10的loop区（残基529-533）的柔性发生改变，因而对H12的位置有重要影响。这些信息可用于抗耐药性雌激素受体调节剂的设计。 论文的第五章对全文进行总结。