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 在測定穿心蓮內(nèi)酯衍生物的Q一葡萄糖苷酶的抑制活性時，使用的Q一葡萄糖苷酶的三維晶體結(jié)構(gòu)還未見報

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個氨基酸構(gòu)成。用蛋白質(zhì)多序列比對程序乩AST在PDB數(shù)據(jù)庫中進行序列相似性搜索，獲得序列同源性達38％的蛋白1UOK。使用InsightⅡ軟件中的Modeler模塊以ⅢOK為模板對實驗使用的Q一葡萄糖苷酶進行同源模建。使用階onle一3D模塊對已構(gòu)建的α一葡萄糖苷酶的三維結(jié)構(gòu)模型進行可靠性分析，發(fā)

3、現(xiàn)模板與模建分子的α碳原子之間的標準偏差為0．42A，構(gòu)建的三維結(jié)構(gòu)得分為237．9分，遠遠高于臨界得分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模塊對蛋白的活性位點進行分析。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高。該研究為設計新型穿心蓮內(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，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 對白英采用系統(tǒng)溶劑提取法對其化學成分進行了提取。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，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個化合物為首次從白英中分離得到。 利用水蒸汽蒸餾法對白英揮發(fā)油成分進行提取研究，經(jīng)GC—MS分離鑒定，分離出154個化學組分峰，并鑒定出其中47個化學成分，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。對白英的氯仿、乙酸乙酯冷浸提取液也進行了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共同的特征是有較強的抗氧化活性。因此我們對這類化合物開展了進一步的理論研究。

8、 對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，在默認的精度設置下確定了順、反式白藜蘆醇分子的最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，計算了順、反式白藜蘆醇中三個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不同羥基形成的自由基的穩(wěn)定性，從分子前線軌道，對應羥基的離解能，自由基的自旋分布等幾個方面確定4’位羥基是最有可能的抗氧化反應活性中心。按照氫轉(zhuǎn)移機理設計了反式白

9、藜蘆醇三個羥基分別消去過氧化氫自由基的反應，得到了每個反應的過渡態(tài)結(jié)構(gòu)，并討論了反應路徑中各駐點的性質(zhì)，描繪了反應勢能面變化示意圖，再一次從反應動力學和熱力學角度證明了4’位羥基具有較高的抗氧化活性，解釋了三個羥基之間的活性差異，從理論上證實白藜蘆醇的抗氧化反應為雙分子基元反應。計算結(jié)果很好的符合并解釋了已知的實驗活性數(shù)據(jù)。 對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