HPPD酶結(jié)構(gòu)與功能理論研究及其抑制劑設(shè)計.pdf

1、非血基質(zhì)鐵加氧酶——對羥基苯丙酮酸雙氧化酶(HPPD)與大多數(shù)生物有機(jī)體中酪氨酸的新陳代謝及植物體中生育酚的生物合成有關(guān)。潛在的HPPD抑制劑提供了治療致命性疾病酪氨酸癥的方法，同時一些HPPD抑制劑如甲基磺草酮、磺草酮、百農(nóng)思等是目前被廣泛應(yīng)用清除闊葉雜草的除草劑。本論文主要圍繞HPPD酶及其復(fù)合物、抑制劑進(jìn)行了理論計算方面的研究，主要包括同源模建、分子對接以及定量結(jié)構(gòu)—活性關(guān)系研究；另外，對抑制劑的互交異構(gòu)現(xiàn)象利用比較分子力場方法進(jìn)

2、行了探索性研究，概述如下： 第一部分主要是使用DS Modeling和AUTODOCK3.05程序基于HPPD酶對其同源相關(guān)酶對羥基杏仁酸合成酶(HMS)進(jìn)行同源模建，并分別這兩種酶進(jìn)行了與其抑制劑和底物的分子對接研究。首先以HPPD的晶體結(jié)構(gòu)為模板，利用同源模建方法構(gòu)建了與其高度同源、底物相同但催化功能存在明顯差別的HMS的三維結(jié)構(gòu)，并對模建結(jié)構(gòu)的合理性進(jìn)行了分析。之后在模建結(jié)果的基礎(chǔ)上，對HPPD和HMS分別與底物羥苯基丙酮

3、酸(HPP)進(jìn)行分子對接計算，比較了二者結(jié)合模式的異同，為兩種同源酶在催化方面差異性的合理闡釋提供了一些有益的信息。 第二部分集中在對總結(jié)的有HPPD酶抑制活性的化合物進(jìn)行定量構(gòu)效關(guān)系研究。我們用Dragon計算的參數(shù)及HQSAR方法研究了30個具有HPPD酶活性的抑制劑的結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系，均得到了較好的結(jié)果。其中HQSAR分析得到了較好模型的交叉驗(yàn)證回歸系數(shù)q2=0.815，模型的線性回歸系數(shù)r2=0.930標(biāo)準(zhǔn)偏差SE為0.

4、418。這些模型可以幫助定量地預(yù)測結(jié)構(gòu)相近的類似物活性，為設(shè)計合成新的HPPD酶抑制劑提供了理論依據(jù)。 第三部分利用三維構(gòu)效關(guān)系對HPPD酶的抑制劑的互變異構(gòu)現(xiàn)象進(jìn)行了研究。同時選取了另外兩類存在互變異構(gòu)現(xiàn)象的化合物分子：敏感嘌呤霉素氨基肽酶抑制劑(PSA)和抗焦慮劑(PBI)對這一理論方法進(jìn)行了進(jìn)一步的論證說明。不同異構(gòu)體分子具有官能團(tuán)的差別，這可能導(dǎo)致在這些不同官能團(tuán)周圍有著不同的靜電場和立體場，從而影響基于場的3D-QSA

5、R的結(jié)果。同時在這部分除了應(yīng)用傳統(tǒng)的CoMFA方法，還采用了全空間搜索程序，以得到最佳的統(tǒng)計結(jié)果。研究結(jié)果顯示不同的異構(gòu)體存在明顯不同的靜電場，同時立體場也有微小差別。這一結(jié)果表明在CoMFA研究中選擇適合的異構(gòu)體的重要性，同時也暗示當(dāng)體系存在互變異構(gòu)時，用不同的異構(gòu)體進(jìn)行CoMFA研究并藉此指導(dǎo)新化合物的設(shè)計，有可能得到完全不同的結(jié)果。這種在三維構(gòu)效關(guān)系研究方法(CoMFA)中考慮配體互變異構(gòu)的影響是對三維構(gòu)效關(guān)系方法的全新拓展，有著