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全球每天有超过三千万人使用非甾体类抗炎药，但目前的抗炎药物都存在一定的副作用，如肠胃和心血管副作用等，因此迫切需要发展更为安全的抗炎药物。膜结合型前列腺素E合成酶Ⅰ型((microsomal prostaglandin E synthase-1，mPGES-1)是近年发现的一种新型炎症药物靶标。mPGES-1位于炎症网络合成PGE2支路的最末端，抑制其功能将有效降低炎症药物普遍存在的毒副作用。有关mPGES-1的研究还处于起步阶段。本文工作主要针对mPGES-1，综合运用计算和实验的手段研究其酶促反应机理和抑制剂的结合模式，并从全新的角度设计新型抑制剂。本研究主要内容包括： ⑴mPGES-1的活性结构模型建立和酶反应机理研究。由于膜蛋白的结构解析非常困难，目前mPGES-1只有一个低分辨的非活性构象结构。我们首先通过参考同源蛋白LTC4S的活性结构和分子动力学模拟，获得了mPGES-1活性结构模型。基于这个结构模型，我们对酶反应过程的动态变化进行模拟，发现mPGES-1三聚体中可能只有一个单体具有活性，进一步通过杂交和免疫共沉淀实验进行了证实。在此基础上首次提出了mPGES-1的1/3位点活性调控机制，即三聚体中的三个底物结合位点在酶反应中每次只有一个位点有活性。所建立的活性构象结构模型和酶活性调控机制为mPGES-1的后续研究和药物设计奠定了基础。 ⑵抑制剂结合模式分析。自mPGES-1被认为是关键的抗炎药物靶标以来，已经有一些抑制剂见诸报道。但这些抑制剂的结合模式和抑制机理还有待确认。基于已构建的活性结构模型，运用分子对接计算，我们对已知抑制剂进行了结合模式分析，并且通过抑制剂-底物和抑制剂-辅基双竞争实验进行了验证。我们发现高活性的抑制剂会同时抑制底物和辅基结合部位，基于活性结构模型的对接计算可以很好地预测和解释化合物的抑制活性，为mPGES-1的抑制剂设计和优化提供了合理的模型。 ⑶新型mPGES-1抑制剂发现。基于对于已知抑制剂抑制机理的认识，利用所建立的mPGES-1活性结构模型，我们对mPGES-1的底物结合位点进行了基于结构的虚拟筛选计算，并利用实验测定了筛选得到化合物的抑制活性。获得了21个具有全新骨架的mPGES-1小分子抑制剂，其中10个化合物体外酶活半数抑制常数在纳摩尔级别，最高达1.1 nM。两个化合物在体外酶活和全血水平上都达到了目前已知的最高活性。除了底物竞争型的抑制剂，我们还对mPGES-1进行了其它可能的结合位点分析，以发现别构调控抑制剂。我们利用结合位点探测程序在mPGES-1上发现了一个潜在的别构位点，通过基于结构的虚拟筛选计算和实验活性测定成功发现了两个别构抑制剂，从而确认了该位点是一个全新的别构调控位点。这两个别构抑制剂的体外酶活半数抑制常数为38nM和34 nM，在动物炎症模型实验中表现出与阿司匹林相当的抑炎效果，这是首次发现的在小鼠体内具有抗mPGES-1活性的抑制剂。另外，还与其它同学合作开展了mPGES-1/5-LOX双靶标抑制剂筛选与活性测试研究。花生四烯酸可以代谢生成两种炎症因子:mPGES-1介导生成的前列腺素类和5-脂氧合酶(5-LOX)介导生成的白三烯类。如果可以同时抑制这两条代谢通路，将可能达到更有效的抑炎效果。我们对30个5-LOX抑制剂进行了mPGES-1抑制活性测定。最终发现了两个在体外酶活和全血水平上都具有高活性的mPGES-1/5-LOX双靶标抑制剂。