原子、分子等微观结构的相互作用是化学实验的核心。但宏观世界和微观世界的尺度鸿沟令我们的肉眼无法直接观察到这些微观结构，为学生学习和理解相关知识设下了障碍。本实验将利用虚拟现实技术，以肺炎链球菌3-羟基-3甲基戊二酰辅酶A（HMGR）和当前世界上使用最广泛的明星降血脂药-美伐他汀为例，全面、真实、细致地让学生了解微观结构的获取方法，掌握用不同手段分析研究酶蛋白与抑制剂相互作用的方法，使得学生能以直观的方式观察、学习微观世界。整个实验分为三个模块

模块一为X射线衍射晶体结构分析基础。X射线晶体衍射法是当前获取微观物质三维结构的最直接、最主要的方法，为此本实验将首先带领学生了解小分子X射线衍射晶体结构分析的基础本原理和基本操作。

模块二为蛋白-底物相互作用分析和操作模块。肺炎链球菌HMGR是生物体内甲羟戊酸合成途径中的一个关键限速酶，是治疗高血脂、高胆固醇等疾病的他汀类药物的关键作用靶标。对HMGR性质、机理和功能的研究需要建立在其三维结构的基础上。而前述X射线衍射晶体结构分析法正是获取蛋白质精细三维结构的主要途径。根据X射线获得的蛋白质配体复合物精细三维结构，学生将发现酶蛋白质（HMGR）与底物（HMGR-CoA）相互作用的主要类型和特征是氢键，并在此基础上学生开始学习影响HMGR催化功能的关键药效团。

模块三为蛋白-抑制剂相互作用分析模块。酶蛋白和底物作用可实现催化功能，若用小分子药物（美伐他汀）取代底物与酶蛋白(HMGR)进行结合，即可抑制酶蛋白的催化活性。这类具有抑制酶蛋白催化活性的小分子被称为抑制剂。众所周知，抑制剂是靶向药物中重要的一部分，要想使设计出来的抑制剂分子实现高效性，就必须使抑制剂分子与酶蛋白的活性中心之间的相互作用达到最佳“匹配”，因为这种相互作用力的强弱是决定抑制剂生物活性强度的最主要因素。蛋白-抑制剂复合物晶体结构是分析抑制剂与酶蛋白作用强弱的最直接手段，但蛋白-抑制剂复合物的结晶难度大，晶体解析成本高，很多抑制剂在酶蛋白中无法结晶。通过理论计算预测相关三维结构是极有潜力的研究蛋白-抑制剂相互作用的另一方案。在本实验教学中，学生首先学习如何将美伐他汀对接到HMGR底物活性空腔中，再运用3D互动功能寻找在分子对接计算级别下打分最高的美伐他汀结合构象与HMGR形成的氢键数量。与晶体的美伐他汀与HMGR形成的氢键相比，分子对接中打分最高构象与HMGR的相互作用中少了一根氢键，分子对接结果不够准确。为此，学生进一步学习运用最新改进的高精度DOX方法，对抑制剂在酶蛋白中的结合构象进行深度优化，最终通过UNIT的3D互动功能，学生可以发现影响抑制剂的抑制活性的氢键网络和关键药效团明显增加，并与晶体结构相比非常吻合。课后根据软件操作的情况结合学生撰写的“实验分析报告”进行综合评分。