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艾滋病,又称获得性免疫缺陷综合症（Acquired Immunodeficiency Syndrome,AIDS）,是一种危害性极大的全球性疾病。其主要致病病原体为1型人类免疫缺陷病毒（Human Immunodeficiency Virus type 1,HIV-1）,属于逆转录病毒。目前,针对病毒复制过程关键酶的抗逆转录病毒药物被广泛应用到艾滋病的治疗中,可以有效抑制病毒的复制。其中,HIV-1整合酶（Integrase,IN）,由于在人体内未发现与之同源的蛋白,成为开发抗逆转录病毒药物的关键靶点。目前,针对该靶点,已经有多个整合酶抑制剂被批准用于艾滋病的治疗。然而,针对整合酶抑制剂的病毒耐药性的出现,严重影响了药物的治疗效果。因此,迫切需要设计新型抗耐药的整合酶抑制剂。本论文通过理论计算的方法从分子层面系统、深入的研究了抑制剂与整合酶之间的结合模式与解离机制,探讨了补偿性耐药突变导致病毒耐药性增强的作用机制,最后阐明了新型双靶点抑制剂分别与整合酶和核糖核酸酶H（Ribonuclease H,RNase H）的结合模式,为设计具有疗效强、抗药性强的新型整合酶抗HIV-1药物奠定了理论基础。1.HIV-1整合酶抑制剂作用机制研究。以6个已批准和在临床的HIV-1整合酶抑制剂（RAL,EVG,DTG,BIC,CAB和MK-2048）为研究对象,通过同源模建、分子对接、分子动力学模拟和能量计算等方法研究了整合酶抑制剂与HIV-1整合体的作用机制。结果表明,6个整合酶抑制剂的作用机制具有一定的共性:首先,均可与酶活性位点的“DDE”基序及Mg2+进行螯合,且抑制剂的活性均与二者螯合的强度有关;其次,其卤代苯环可与v DNA的G4,C16和A17形成π-π相互作用。2.HIV-1整合酶抑制剂解离机制研究。以三个具有代表性骨架的HIV-1整合酶抑制剂（RAL、EVG和DTG）为研究对象,通过RAMD和SMD方法探索了整合酶抑制剂的解离机制。首先,通过RAMD方法探索了HIV-1整合酶抑制剂RAL、EVG和DTG的解离路径,发现RAL、EVG和DTG分别通过不同的路径从HIV-1整合体中解离。其次,通过SMD方法分析了RAL、EVG和DTG解离过程中受力的变化以及受体-抑制剂的相互作用,发现DTG与活性位点的结合强度要强于与RAL,而RAL与结合位点的结合强度要强于EVG,这一结果也与三个抑制剂的活性(IC50)相对应。此外,还发现氢键和π-π相互作用在三个抑制剂的解离过程中起到关键作用。最后,通过计算了每个体系的平均力势（PMF）和?Goff,计算值与对应的实验值一致,说明计算结果可靠。3.HIV-1整合酶突变L74M与T97A对第二代HIV-1整合酶抑制剂（DTG）的耐药机制研究。以6个突变型HIV-1整合体（L74M、T97A、G140A-Q148R、Y143R-N155H、L74M-G140A-Q148和T97A-Y143R-N155H）为研究对象,通过分子动力学模拟研究了HIV-1整合酶抑制剂DTG与6个突变型HIV-1整合体的作用机制,并从分子层面上分析了补偿性耐药突变L74M与T97A导致病毒对DTG耐药性增强的原因。结果表明,随着突变的增加,DTG与结合位点Mg2+的螯合作用逐渐减弱,在L74M或T97A单独出现时,与野生型相比,DTG构象并未发生较明显的变化;在L74M结合G140A-Q148R或T97A结合Y143R-N155H出现时,整合酶CCD区域的ɑ2区域解螺旋,导致HIV-1整合酶空间结构发生变化,迫使DTG偏离结合位点,同时DTG与v DNA的G4、C16和A17的π-π相互作用减弱甚至消失。4.新型HIV-1整合酶和核糖核酸酶H双靶点抑制剂作用模式解析和耐药预测。以典型的HIV-1整合酶和核糖核酸酶H双重抑制剂6f为研究对象,通过分子动力学模拟和能量计算等方法研究了二酮酸类HIV-1整合酶和核糖核酸酶H双重抑制剂的作用机制并预测了已经存在的HIV-1整合酶和核糖核酸酶H的耐药突变对6f的耐药性。结果表明,体系6f与两个靶点的结合模式共有两点相似之处:（一）6f分子中的二酮酸基团均可以与酶活性位点的“DDE”或“DDDE”基序及Mg2+离子进行螯合;（二）6f分子中的吡咯取代基在与两个靶点作用时,都处在催化位点之外的富含疏水氨基酸的空腔中。分子动力学的方法预测耐药性的结果表明,目前存在的HIV-1整合酶耐药突变中有三个突变（Y143C,Q148R和N155H）对6f与整合酶的结合产生了一定程度的影响;核糖核酸酶H的两个突变（Y501R和Y501W）导致6f与RNaseH的亲和力降低,暗示这两个突变可能对6f存在一定的耐药性。本论文从分子层面所研究的单靶点/双靶点抗病毒抑制剂与HIV-1整合酶和核糖核酸酶H之间的结合模式、解离过程以及补偿性耐药突变导致病毒耐药性增强的分子机制,为设计具有疗效强、抗耐药性的新型抗HIV-1药物具有重要的理论指导意义。