細(xì)胞色素P450蛋白酶催化的胺類、烷烴類化合物反應(yīng)機(jī)理的理論研究.pdf

1、細(xì)胞色素P450蛋白酶作為一種萬(wàn)能的催化劑被人們所熟知，它不僅參與了生物體內(nèi)諸如類固醇等內(nèi)源物的合成過(guò)程，還在諸如藥物等外源物的代謝過(guò)程中發(fā)揮了極其重要的作用。它可以參與催化種類繁多的化學(xué)反應(yīng)，包括了烷烴類化合物的羥基化反應(yīng)，醇類化合物的氧化反應(yīng)，烯烴類和芳烴類化合物的環(huán)氧化反應(yīng)，和胺類化合物及其烷基取代衍生物的脫烷基或脫氨基反應(yīng)等等。
　　本文使用密度泛函理論方法，以環(huán)己胺、N-芐基-N-環(huán)丙胺和膽固醇（簡(jiǎn)化模型為異戊烷）為例，

2、針對(duì)細(xì)胞色素P450蛋白酶催化的脫氨基、開(kāi)環(huán)抑制和羥基化三種化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行了詳細(xì)的理論計(jì)算研究。通過(guò)對(duì)各化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)能壘、過(guò)渡態(tài)構(gòu)型、自旋密度變化以及相關(guān)的動(dòng)力學(xué)同位素效應(yīng)等反應(yīng)特征的計(jì)算與分析，不僅從理論計(jì)算的角度印證了一些已知的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還獲得了一些新的有意義的結(jié)果。
　　首先，在P450酶催化的環(huán)己胺脫氨基反應(yīng)中，針對(duì)反應(yīng)中涉及機(jī)理爭(zhēng)議較大的C-H鍵氧化過(guò)程，計(jì)算結(jié)果顯示該過(guò)程在四、二重態(tài)勢(shì)能面上的反應(yīng)能壘十分接近，是

3、一個(gè)典型的雙態(tài)反應(yīng)過(guò)程，并且其動(dòng)力學(xué)同位素效應(yīng)值較大，符合氫原子傳遞機(jī)理的特征。此外，經(jīng)過(guò)C-H鍵氧化過(guò)程后產(chǎn)生的甲醇胺中間體需要在非酶環(huán)境中借由水分子的輔助完成最后的分解過(guò)程，脫去氨基生成氨氣和環(huán)己酮。
　　其次，針對(duì)對(duì)P450酶活性有抑制作用的N-芐基-N-環(huán)丙胺，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)中提出的各種機(jī)理假設(shè)逐一進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果首先排除了單電子傳遞機(jī)理的可能，進(jìn)而通過(guò)論證氫原子傳遞機(jī)理與質(zhì)子耦合的電子傳遞機(jī)理的不同，揭示了抑制反應(yīng)通道中N

4、-H鍵氫提取過(guò)程中自旋密度變化的情況，證明了氫原子傳遞機(jī)理的正確性。同時(shí)，針對(duì)另一條代謝反應(yīng)通道的研究結(jié)果表明了經(jīng)由該通道不會(huì)生成對(duì)酶活性有抑制作用的活性中間體，與相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合，并在此過(guò)程中通過(guò)對(duì)中間體微妙結(jié)構(gòu)的分析，發(fā)現(xiàn)并計(jì)算了另一條可能的反應(yīng)路徑，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)提供了一定的理論依據(jù)。
　　最后，針對(duì)P450酶催化的膽固醇側(cè)鏈斷裂，這一重要生理過(guò)程中前兩步連續(xù)羥基化反應(yīng)進(jìn)行了理論計(jì)算研究。結(jié)果支持了實(shí)驗(yàn)中關(guān)于氧化單體CpdI是