穿心蓮內(nèi)酯衍生物抑制糖苷酶的3D-QSAR及多羥基酚類化合物的抗氧化理論研究.pdf

1、本文的研究工作分為兩個(gè)部分，第一部分研究了新型穿心蓮內(nèi)酯類衍生物抑制Q一葡萄糖苷酶活性的三維定量構(gòu)效關(guān)系(3D—QSAR)，建立了糖和糖苷酶抑制劑數(shù)據(jù)庫。第二部分討論了白英中化學(xué)成分的提取分離和結(jié)構(gòu)鑒定，研究了白英提取物中多羥基酚類化合物的結(jié)構(gòu)與抗氧化活性的關(guān)系。 一．新型穿心蓮內(nèi)酯衍生物抑制Q一葡萄糖苷酶的3D—QSAR研究 在測(cè)定穿心蓮內(nèi)酯衍生物的Q一葡萄糖苷酶的抑制活性時(shí)，使用的Q一葡萄糖苷酶的三維晶體結(jié)構(gòu)還未見報(bào)

2、道，所以選用同源建模的方法來構(gòu)建該Q一葡萄糖苷酶的三維結(jié)構(gòu)。首先在NCBI的GenBank數(shù)據(jù)庫中查得該Q一葡萄糖苷酶的氨基酸序列，它由584個(gè)氨基酸構(gòu)成。用蛋白質(zhì)多序列比對(duì)程序乩AST在PDB數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行序列相似性搜索，獲得序列同源性達(dá)38％的蛋白1UOK。使用InsightⅡ軟件中的Modeler模塊以ⅢOK為模板對(duì)實(shí)驗(yàn)使用的Q一葡萄糖苷酶進(jìn)行同源模建。使用階onle一3D模塊對(duì)已構(gòu)建的α一葡萄糖苷酶的三維結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行可靠性分析，發(fā)

3、現(xiàn)模板與模建分子的α碳原子之間的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0．42A，構(gòu)建的三維結(jié)構(gòu)得分為237．9分，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于臨界得分120．2分，略低于理想得分267．2分。因此，說明模建得到的Q一葡萄糖苷酶的三維結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有理論水平下是可靠的。使用BindingSne模塊對(duì)蛋白的活性位點(diǎn)進(jìn)行分析。使用Cenus2軟件的LigandFit模塊完成穿心蓮內(nèi)酯衍生物與Q一葡萄糖苷酶的對(duì)接，討論了它們之間的相互作用模式，研究表明，形成氫鍵和靜電相互作用是抑制劑與受體相互作

4、用的重要特征。利用Cerius。軟件中的QSAR模塊獲得了穿心蓮內(nèi)酯衍生物抑制Q一葡萄糖苷酶的三維定量構(gòu)效關(guān)系(3D—QSAR)，通過MFA分析得到的QSAR方程的交叉驗(yàn)證相關(guān)系數(shù)為O．901，常規(guī)相關(guān)系數(shù)為0．996，說明方程的可信度相當(dāng)高。該研究為設(shè)計(jì)新型穿心蓮內(nèi)酯類Q一葡萄糖苷酶抑制劑提供了有力的幫助。 基于MDLISIS/BASE數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，建立了糖和糖苷酶抑制劑穿心蓮內(nèi)酯衍生物分子數(shù)據(jù)庫，已收錄糖分子288、穿心蓮內(nèi)酯

5、衍生物238，以利于新合成化合物的分類，虛擬篩選，綜合利用。 二．白英中化學(xué)成分的提取分離及提取物中多羥基酚類化合物的結(jié)構(gòu)與抗氧化活性的關(guān)系研究 對(duì)白英采用系統(tǒng)溶劑提取法對(duì)其化學(xué)成分進(jìn)行了提取。選用乙醇為提取溶劑，乙醇提取液濃縮成浸膏，依次用氯仿、乙酸乙酯、正丁醇萃取。對(duì)萃取得到的浸膏采用葡聚糖LH一20、硅膠柱層析和制備薄層層析進(jìn)行分離純化，乙酸乙酯部位和正丁醇部位各分得化合物4個(gè)，經(jīng)波譜(NMR、MS、IR)方法鑒定

6、了它們的結(jié)構(gòu)，分別為3一甲氧基一5一[(8’S)一3’一甲氧基一4L羥基一苯丙醇卜E一苯丙烯醇一4一O—B—D一葡萄糖苷、芹菜素一7—0一β—D一芹糖(1—2)一B—D一葡萄糖、芹菜素一7一O-β—D一葡萄糖、槲皮素、柚皮素、白藜蘆醇、腺苷和薯蕷皂苷元。除薯蕷皂苷元外其它7個(gè)化合物為首次從白英中分離得到。 利用水蒸汽蒸餾法對(duì)白英揮發(fā)油成分進(jìn)行提取研究，經(jīng)GC—MS分離鑒定，分離出154個(gè)化學(xué)組分峰，并鑒定出其中47個(gè)化學(xué)成分，占

7、揮發(fā)油總成分含量的83.23％，主要成分為棕櫚酸和亞油酸。對(duì)白英的氯仿、乙酸乙酯冷浸提取液也進(jìn)行了GC—MS分析，分別鑒定出41種和26種化合物，兩部分主要成分亦為棕櫚酸和亞油酸。GC—MS法共從白英中分離鑒定出化合物93種，主要成分為有機(jī)酸類、酯類、烷烴類和烯烴類等。 從白英中首次分離出的白藜蘆醇、槲皮素、柚皮素、芹菜素這些多羥基酚類化合物具有一個(gè)共同的特征是有較強(qiáng)的抗氧化活性。因此我們對(duì)這類化合物開展了進(jìn)一步的理論研究。

8、 對(duì)于多羥基二苯乙烯類化合物白藜蘆醇使用MSM0denng軟件包中的Dmol。模塊，利用其中GGA的乩YP泛函和DND基組，在默認(rèn)的精度設(shè)置下確定了順、反式白藜蘆醇分子的最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，計(jì)算了順、反式白藜蘆醇中三個(gè)羥基分別形成自由基后的最低能量構(gòu)象。討論了順、反式白藜蘆醇上三個(gè)不同羥基形成的自由基的穩(wěn)定性，從分子前線軌道，對(duì)應(yīng)羥基的離解能，自由基的自旋分布等幾個(gè)方面確定4’位羥基是最有可能的抗氧化反應(yīng)活性中心。按照氫轉(zhuǎn)移機(jī)理設(shè)計(jì)了反式白

9、藜蘆醇三個(gè)羥基分別消去過氧化氫自由基的反應(yīng)，得到了每個(gè)反應(yīng)的過渡態(tài)結(jié)構(gòu)，并討論了反應(yīng)路徑中各駐點(diǎn)的性質(zhì)，描繪了反應(yīng)勢(shì)能面變化示意圖，再一次從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)角度證明了4’位羥基具有較高的抗氧化活性，解釋了三個(gè)羥基之間的活性差異，從理論上證實(shí)白藜蘆醇的抗氧化反應(yīng)為雙分子基元反應(yīng)。計(jì)算結(jié)果很好的符合并解釋了已知的實(shí)驗(yàn)活性數(shù)據(jù)。 對(duì)于黃酮類化合物柚皮素、芹菜素、紫杉葉素、槲皮素則使用Gaussian03軟件包中的密度泛函方法(DFT

10、)，首先在HF/3—21G水平上搜索其構(gòu)象空間，確定分子的最穩(wěn)定構(gòu)象之后，在DFT/B3LYP/6—31G(d)水平上分別計(jì)算不同羥基形成酚氧自由基后的結(jié)構(gòu)，從分子軌道，離解能，自由基的單電子分布、總自旋分布幾個(gè)方面確定最有可能的抗氧化、消除自由基的活性中心，在這些黃酮類化合物中也是4’位羥基具有較高的抗氧化活性。計(jì)算表明，黃酮類化合物分子的抗氧化活性大小與0一H之間的離解能、反應(yīng)終態(tài)能量下降量及釋放活潑氫生成的芐氧自由基的穩(wěn)定性等因素