磷脂類系列化合物對(duì)UGT酶抑制及其機(jī)制的研究.pdf

1、脂質(zhì)是生物體中一類非常重要的化合物。磷脂是一種含有磷酸的脂質(zhì)，是以甘油三酯，或鞘鞍醇為骨架，結(jié)合親水性的含有磷酸的取代基集團(tuán)和疏水性的脂肪酸鏈組成。根據(jù)磷酸上不同的取代基和脂肪酸鏈的多樣化構(gòu)成了不同種類的磷脂類化合物。磷脂可根據(jù)骨架的不同分為甘油磷脂和鞘磷脂，甘油磷脂又可根據(jù)其頭部的不同區(qū)分為:磷脂酰膽堿(PC)、溶血磷脂酰膽堿(LPC)、磷脂酰肌醇(PI)、磷脂酰絲氨酸(PS)等。其中磷脂酰膽堿(phosphatidylcholine

2、s，PCs)和溶血磷脂酰膽堿(lysophosphatidylcholines，LPCs)是構(gòu)成細(xì)胞膜的基礎(chǔ)成分之一，擔(dān)負(fù)著能量代謝、信號(hào)傳導(dǎo)以及蛋白質(zhì)錨定等重要的生理和生化功能。許多疾病中可以看到血漿中磷脂類成分升高，如:代謝綜合征、糖尿病、腦梗塞和動(dòng)脈粥樣硬化等。有研究表明，PCs和LPCs還可能通過影響體內(nèi)藥物代謝的酶，如:細(xì)胞色素P450酶，從而影響藥物的代謝。有研究表明不飽和脂肪酸對(duì)UGT酶有抑制作用，推測(cè)磷脂類化合物也可以影

3、響UGT酶的代謝。
　　尿苷二磷酸葡醛酸轉(zhuǎn)移酶(UDP-glucuronosyltransferase，UGT)家族所催化的葡萄糖醛酸化反應(yīng)是所有脊椎動(dòng)物體內(nèi)清除內(nèi)源性物質(zhì)和外源性物質(zhì)的重要途徑之一。UGT酶位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，活性部位朝向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，作為Ⅱ相藥物代謝的重要酶，它催化的葡萄糖醛酸結(jié)合反應(yīng)占所有藥物Ⅱ相代謝的35％左右。臨床上許多重要的藥物依靠UGTs家族代謝清除。如:伊立替康的活性代謝產(chǎn)物7-乙基-10-羥基喜樹堿(SN

4、-38)主要由UGT1A1參與代謝;UGT2B7和UGT2B15在體內(nèi)參與非甾體類抗炎藥的代謝。此外，對(duì)內(nèi)源性物質(zhì)的代謝也是UGT酶的重要的功能。如:膽紅素需要UGT1A1代謝清除，該酶活性降低會(huì)影響膽紅素體內(nèi)的清除。體內(nèi)一些激素也需要UGT酶代謝才能終止活性和作用。某些病理狀態(tài)下，UGT酶擔(dān)負(fù)著毒性代謝產(chǎn)物的清除，如:膽道梗阻時(shí)，血漿中各種膽汁酸的濃度升高，需要UGT酶的代謝清除。因此UGT酶對(duì)內(nèi)源性物質(zhì)的及時(shí)代謝和清除是保持機(jī)體內(nèi)環(huán)

5、境穩(wěn)定的重要因素。
　　在代謝體內(nèi)內(nèi)源性物質(zhì)的同時(shí)，UGT酶活性也可以被內(nèi)源性物質(zhì)抑制，已經(jīng)有一些這方面的報(bào)道。曾經(jīng)報(bào)道過人體膽汁酸對(duì)UGT酶的抑制作用。本研究目的是關(guān)注另一種內(nèi)源性物質(zhì)，磷脂類系列化合物對(duì)UGT酶的作用。考察了28種PCs和14種LPCs對(duì)常見的UGT酶的抑制作用。使用已知的UGT酶底物為探針，采用高效液相的方法，考察磷脂類化合物對(duì)UGT酶的抑制作用，并對(duì)其中強(qiáng)烈抑制UGT酶的磷脂做抑制動(dòng)力學(xué)分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)相對(duì)于

6、PCs，LPCs更容易對(duì)UGT酶產(chǎn)生抑制。并且相對(duì)于短鏈的LPCs，長(zhǎng)鏈的LPCs抑制作用更強(qiáng)。從UGT酶來看，UGT1A6和UGT1A8容易受到磷脂類化合物的抑制。其中進(jìn)一步做動(dòng)力學(xué)研究明確了PC16∶02∶0和LPC15∶0對(duì)UGT1A6，以及LPC18∶0對(duì)UGT1A8的抑制屬于競(jìng)爭(zhēng)性抑制。PC16∶02∶0對(duì)UGT1A8，LPC18∶0對(duì)UGT1A6屬于非競(jìng)爭(zhēng)性抑制;同時(shí)根據(jù)測(cè)定的抑制常數(shù)Ki值，PC16∶02∶0、是UGT1A

7、8的強(qiáng)抑制劑，LPC18∶0是UGT1A8的弱抑制劑，PC16∶02∶0、LPC15∶0、LPC18∶0是UGT1A6的中等程度的抑制劑。
　　容易受到磷脂類化合物影響的UGT1A6和UGT1A8是人體內(nèi)重要的UGT酶:UGT1A6能代謝內(nèi)源性物質(zhì)5-羥色胺，還能代謝煙草中的苯并芘類化合物，其活性降低和肺癌的發(fā)生相關(guān)。UGT1A8能代謝甲狀腺激素、雌激素等內(nèi)源性物質(zhì)，同時(shí)UGT1A8是腸道表達(dá)的UGT酶之一，參與構(gòu)成機(jī)體代謝外源性

8、物質(zhì)的第一道屏障。因此磷脂類成分?jǐn)z入過多時(shí)，可能會(huì)影響UGT1A6和UGT1A8參與的體內(nèi)代謝過程。
　　為進(jìn)一步探討磷脂類化合物抑制UGT酶的機(jī)制，使用了計(jì)算機(jī)輔助分子對(duì)接的手段考察了LPCs和UGT1A6的相互作用。因此知道，受益于人類基因組計(jì)劃，許多蛋白質(zhì)的一級(jí)序列已經(jīng)被人類所知。然而，對(duì)于蛋白質(zhì)而言，僅僅知道一級(jí)序列對(duì)蛋白質(zhì)的功能的了解和研究是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的功能很大程度上取決于空間構(gòu)型。由于技術(shù)的瓶頸，許多蛋白質(zhì)

9、的空間構(gòu)型還不為人所知，例如:UGT1A6。為解決這一問題，使用了同源模建的方法，即利用相似度高的已知晶體結(jié)構(gòu)的蛋白，對(duì)只知道一級(jí)序列但晶體結(jié)構(gòu)未知的蛋白進(jìn)行模擬，再利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)模擬蛋白的鍵長(zhǎng)鍵角、分子間相互碰撞、自由能等各方面進(jìn)行優(yōu)化，得到未知晶體結(jié)構(gòu)的蛋白的空間構(gòu)象，用于蛋白質(zhì)的研究。在此基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)虛擬蛋白與蛋白之間，蛋白質(zhì)與小分子之間的相互作用，并給出打分和評(píng)價(jià)。使用這種技術(shù)能夠直觀的顯示分子之間相互作用的位點(diǎn)并由

10、計(jì)算機(jī)給出相應(yīng)參數(shù)（如:結(jié)合自由能等）。能夠?qū)Ψ肿娱g相互作用做出科學(xué)客觀的評(píng)價(jià)。
　　首次使用上述方法構(gòu)建了UGT1A6的晶體結(jié)構(gòu)，并使用分子對(duì)接的手段評(píng)價(jià)了LPCs和UGT酶的相互作用。發(fā)現(xiàn)UGT酶存在LPCs結(jié)合位點(diǎn)，LPCs結(jié)合后UGT酶后能以長(zhǎng)鏈脂肪酸阻擋另一個(gè)天然底物:尿苷二磷酸葡萄糖與UGT酶的結(jié)合。從Chemscore打分來看，隨著脂肪酸鏈的增長(zhǎng)，其Chemscore打分更優(yōu)。這提示了含有長(zhǎng)鏈脂肪酸的LPC與UGT1