多溴二苯醚类化合物干扰人雌激素受体alpha活性机理的理论研究

基于分子对接方法探讨了多溴二苯醚(PBDEs)类化合物与人雌激素受体α亚型间的分子作用机理.对多溴二苯醚类化合物是否具有拟雌激素功能的研究得出:可通过对接打分值和化合物结构特征来推测PBDEs母体化合物是否具有拟雌激素活性;对HO-PBDEs,与氨基酸残基GLU53和/或ARG394形成氢键可能是影响其拟雌激素活性的重要因素;对MeO-PBDEs,疏水MeO-位于结合腔的疏水中部有利于拟雌激素活性.从结构及构象分析得出,邻位疏水基(Br-、MeO-)有利于PBDEs类化合物的拟雌激素活性.同时对多溴二苯醚类化合物是否具有抗雌激素功能的结合特征研究发现,表现出抗雌激素活性的部分PBDEs类化合物伸进通常被雌激素受体拮抗剂雷洛昔芬和4-羟基它莫西芬的烷基胺侧链占据的通道,而大多数未表现出抗雌激素活性的PBDEs类化合物的结合模式类似雌激素受体激动剂17β-雌二醇,位于结合腔,没有伸进通道.本研究从化合物结构及化合物在受体内结合的构象特征上解释化合物活性不同的原因,以期能够利用构象分析得到的结果进行筛选.     

针铁矿催化氧化溴酚生成羟基多溴联苯醚和溴代二噁英

探究了针铁矿催化转化溴酚(2,4-DBP或2,4,6-TBP)生成羟基化多溴联苯醚(HO-PBDEs)和溴代二噁英(PBDD/Fs)的可能性.结果表明,针铁矿可以在常温和干反应条件下有效地催化转化溴酚化合物生成HO-PBDEs和PBDD/Fs.反应16 d,97.3%的2,4-DBP被针铁矿氧化转化,其中2.4%被转化为2'-OH-BDE-68,2.8%被转化为2,2'-OH-BB-80,0.2%被转化1,3,8-Tr BDD,0.4%被转化为2,4,6,8-Te BDF.同样的反应时间内,98.7%的2,4,6-TBP被针铁矿氧化转化,反应产物可能为2'-OH-BDE-121、4'-OH-BDE-121、1,3,6,8-Te BDD和1,3,7,9-Te BDD.根据检测到的产物,提出了针铁矿氧化转化溴酚的可能途径.     

多溴二苯醚及其代谢物的内分泌干扰活性和构效关系研究进展

多溴二苯醚(Polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)作为一种良好的防火溴系阻燃剂(Brominated flame retardants,BFRs)广泛应用于各种家用和工业产品.研究表明,PBDEs容易从产品中溢出而进入环境.近年来,PBDEs及其代谢物已在各种环境介质和生物体中被广泛检出.毒理学研究发现,PBDEs及其代谢物具有生殖毒性、免疫毒性、神经毒性和内分泌干扰作用.在总结国内外相关研究基础上,论文综述了PBDEs及其代谢物的内分泌干扰活性,重点集中在对甲状腺激素活性、雌激素活性、雄激素活性及影响性激素转化和代谢的芳香化酶、CYP17酶、雌二醇磺基转移酶(E2SULT)活性的影响;分析了具有不同测试终点内分泌干扰活性的化合物的结构特征.研究发现,在内分泌干扰活性方面,PBDEs母体化合物的影响较小,主要是PBDEs代谢物产生的影响,特别是羟基化代谢物引起了较严重的内分泌干扰作用,即PBDEs化合物是一类通过代谢而被活化的内分泌干扰前趋物.为评价PBDEs及其代谢物对人和其他生物的健康危害,应加强其内分泌干扰活性机制的研究,以及具有同类型作用模式的PBDEs及其代谢物定量结构-活性关系的研究.     

基于对接的植物激素3D-QSAR和分子动力学模拟

采用分子对接和分子动力学(MD)模拟方法研究植物雌激素类化合物与雌激素受体的相互作用机制,对接结果表明,雌激素受体活性位点的疏水和氢键作用是影响植物雌激素化合物活性的主要原因,植物雌激素类化合物主要与氨基酸残基GLU353、ARG394、HIS524和LEU525之间形成氢键.然后以对接后的分子构象进行分子结构叠合,结合比较分子力场分析(CoMFA)和比较分子相似性指数分析(CoMSIA)方法建立了3D-QSAR模型.CoMFA模型的交叉验证相关系数(Q2)和非交叉验证相关系数(R2)值分别为0.676和0.994,标准估计误差SEE和F统计量分别为0.143和342.115;CoMSIA模型的Q2=0.565,R2=0.972,SEE=0.286和F=111.480.结果表明,CoMFA和CoMSIA模型具有良好的稳定性和预测能力,可为植物雌激素的雌激素效应研究提供有力的支持.采用MD模拟研究了小分子和受体蛋白的动力学情况,为对接结果的合理性提供了验证.     

羟基多溴代二苯醚与甲状腺素运载蛋白相互作用的3D-QSAR研究

近年来,羟基多溴代二苯醚(OH-PBDEs)的类甲状腺素效应逐渐引起人们的关注,然而其结构效应关系和致毒机制尚不清楚。甲状腺激素结合球蛋白(TBG)和运甲状腺素蛋白(TTR)是人体转运甲状腺素的重要蛋白,通过计算毒理学手段可以揭示OH-PBDEs的微观毒理机制。利用分子对接技术研究OH-PBDEs与TBG、TTR的结合模式和构象特征,识别关键氢键氨基酸为赖氨酸Lys270(TBG),亮氨酸Leu110(TTR)和丝氨酸Ser117(TTR)。基于活性构象特征,构建14种典型OH-PBDEs的3D-QSAR模型,定量预测OH-PBDEs与TBG、TTR的结合亲和力。最佳预测模型的相关系数r2分别为0.966(TBG)和0.961(TTR),抽一法交叉验证相关系数q2分别为0.560(TBG)和0.525(TTR)。研究发现,OH-PBDEs的静电和氢键作用可增强结合亲和力,分别贡献65.4%(TBG)和68.7%(TTR)。研究结果为揭示OH-PBDEs与甲状腺素转运蛋白的相互作用提供新视角,有助于全面评价OH-PBDEs对人体甲状腺素调节功能的损伤。     

基于分子对接技术的萘酶促反应速率影响因素

本文引入16种取代基团对顺-萘二氢二醇分子进行修饰,并将顺-萘二氢二醇分子及其修饰后的衍生物与萘代谢关键酶顺-萘二氢二醇脱氢酶进行分子对接,以考察萘酶促反应速率的影响因素.分子对接表明,顺-萘二氢二醇分子基团的疏水性、电负性和体积是影响顺-萘二氢二醇和顺-萘二氢二醇脱氢酶之间亲和力的主要因素;此外,对接构象显示,顺-萘二氢二醇脱氢酶的氨基酸残基与顺-萘二氢二醇分子及其衍生物之间的疏水作用、氢键和空间位阻效应也是影响顺-萘二氢二醇和顺-萘二氢二醇脱氢酶之间亲和力的主要因素,上述因素均可影响萘降解关键步骤的酶促反应速率.     

邻苯二甲酸酯与蔗糖转化酶的互用机制

本研究以邻苯二甲酸酯(phthalic acid esters, PAEs)和蔗糖转化酶为试验材料,采用同步荧光光谱、共振光散射光谱(RLS)、分子平均粒径、分子对接模拟、分子动力学模拟、酶活性和酶促反应动力学,探究PAEs与蔗糖转化酶的微观作用机制.结果表明,随着PAEs浓度的增加,蔗糖转化酶的RLS强度和分子平均粒径逐渐降低;PAEs主要通过疏水作用与蔗糖转化酶活性中心氨基酸残基结合,并通过氢键作用锁定结合取向;PAEs导致蔗糖转化酶的RMSD值降低;PAEs污染导致蔗糖转化酶酶活性显著降低(P0.05),并使得其反应动力学参数K_m和V_(max)减小,属于反竞争性抑制机制.研究表明,PAEs与蔗糖转化酶形成PAEs-酶复合物,改变了蔗糖转化酶的分子构象,并通过反竞争性抑制机制抑制蔗糖转化酶的酶活性.     

扩展细胞色素P4502A6对大位阻底物的适应性

细胞色素P450酶(P450)的分子改造及其催化的生物转化是当前的两个研究热点.本研究以扩展P450 2A6的底物适应性为目标,通过尝试对P450 2A6酶进行N-端修饰提高表达量、筛选随机突变库以及点突变改变活性位点重要氨基酸残基等手段,在两个随机突变体中未筛选到功能突变体,但通过点突变重要氨基酸残基获得了新的突变体P450 2A6 (N297Q/I300A).该突变体具有比野生型和已报道的其它突变体更广泛的底物适应性,能够催化氧化大位阻底物6-苄氧基吲哚(6-OBzl-indole)生成蓝绿色物质.该物质经质谱测定为靛蓝类二聚体化合物.实验表明,其中两个氨基酸残基的变化都是关键突变,此结果与最新的P450 2A6突变体晶体结构研究相符.计算机模拟显示,I300A突变导致活性口袋在铁卟啉环的垂直和水平方向都增大,使其能接纳在两个方向都有位阻的底物;而297位的天冬酰胺是一个功能保守的残基,N297Q的变化可能与氢键等弱作用有关.图4表1参29     

结合高分辨质谱法、荧光光谱法及分子对接研究全氟化合物与白蛋白的相互作用

本文结合电喷雾离子源-四极杆串联时间飞行高分辨质谱法(ESI-QTOF HRMS)、荧光光谱法(FL)以及分子对接(MD)实验手段,研究了全氟辛酸(PFOA)、全氟十二酸(PFDoA)与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用机制.首先,采用HRMS方法检测到了PFOA、PFDoA与BSA结合物的分子量信息,证实了这两种污染物与BSA能形成稳定复合物;利用荧光光谱法证实了两种污染物对BSA的荧光猝灭为静态猝灭,进一步验证了PFOA、PFDoA与BSA之间复合物的形成,同时计算了两种污染物对BSA的结合常数和结合位点数,得出PFDoA与BSA的结合常数更高的结论,这一实验结果也与其他研究工作结果互为印证,即全氟化合物的C—F链长对其与生物分子的分配常数的正比关系.另外,使用分子对接研究手段进一步验证了PFOA、PFDoA与BSA的3个结合位点之间均存在相互作用,两种污染物的极性端与BSA氨基酸残基直接形成氢键,疏水端则与非极性残基有疏水相互作用,氢键作用与疏水作用共同促进PFCs有机污染物与蛋白质的相互结合.     

腺苷酸环化酶抑制剂体外筛选模型的建立及应用

腺苷酸环化酶(adenylate cyclase,AC)通过调节环磷酸腺苷(cyclic adenosine cyclophosphate,cAMP)的合成从而调控细胞相关功能.在卵巢中,cAMP调控卵母细胞的发育及卵子的成熟,cAMP含量变化影响下游芳香化酶的表达,进而影响雌激素的生物合成.为开发靶向AC的候选药物,根据AC1、AC2两个活性区域,利用大肠杆菌系统克隆表达可溶ⅠC1-ⅡC2重组融合蛋白,使用ATP检测试剂盒,检测ⅠC1-ⅡC2的催化活性,从而建立有效的ⅠC1-ⅡC2蛋白体外筛选抑制剂模型.利用该模型筛选了由2 861个化合物组成的文库.化合物来那替尼(neratinib)可明显抑制ⅠC1-ⅡC2蛋白活性,且呈浓度依赖性,其IC50为10.2±0.152 2μmol/L.进一步研究发现,来那替尼可显著降低人卵巢颗粒细胞KGN细胞中芳香化酶的表达,并且抑制雌激素的生物合成.本研究通过建立蛋白体外筛选模型发现来那替尼具有抑制AC的活性,结果可为开发新的靶向芳香化酶治疗多囊卵巢综合征等疾病的候选药物提供参考.(图5表1参28)     

模拟和光谱相互验证2'-OH-BDE-28对HSA构象的影响

利用分子对接、分子动力学模拟(molecular dynamics simulation,MD)和光谱法研究2'-羟基-2,4,4'-三溴二苯醚(2'-OHBDE-28)与人血清白蛋白(HSA)的作用机制。MD模拟研究表明2'-OH-BDE-28诱导HSA的内部疏水性增强,结构松散膨胀,致使其二级结构发生改变;圆二色光谱实验与MD模拟结果相吻合,验证2'-OH-BDE-28可诱导HSA的构象变化。荧光光谱实验表明,2'-OH-BDE-28能通过静态猝灭和非辐射能量转移机制引起HSA荧光猝灭。分子对接推断2'-OH-BDE-28以氢键和疏水作用力键合在HSA的位点I处;热力学分析和竞争实验结果一致验证分子对接结果。本文将计算模拟和光谱实验相结合,从模拟和实验2个角度共同探讨2'-OH-BDE-28与HSA的作用机制,结果高度吻合。     

Eryxin通过抑制芳香化酶表达调控雌激素生物合成

雌激素水平与女性生理及心理健康密切相关,为探讨eryxin对雌激素生物合成的影响,采用Am-blue法检测eryxin对人卵巢颗粒细胞KGN细胞增殖的影响,磁微粒分离酶联免疫法检测雌二醇的合成,Western blotting检测KGN细胞芳香化酶蛋白表达水平,RT-qPCR检测KGN细胞芳香化酶基因及其启动子PromoterⅡ表达水平.结果显示,在1-150μg/mL范围内eryxin对细胞增殖没有影响,但是可以显著抑制KGN细胞中雌二醇的合成,且具有剂量依赖性;eryxin对芳香化酶过表达的HEK-293A细胞中雌二醇的合成没有影响;eryxin显著下调芳香化酶的mRNA和蛋白质表达水平,抑制芳香化酶启动子PromoterⅡ表达;降低eryxin中蛋白质含量可显著削弱其抑制雌激素合成的活性.本研究表明eryxin抑制人卵巢颗粒细胞雌激素的合成是通过其抑制芳香化酶mRNA及蛋白表达来实现的,结果可为进一步发现新型抗雌激素生物合成药物治疗相关相关疾病奠定基础.(图6表1参21)     

氨基酸侧链基团的特异性化学修饰对玉帘凝集素凝血活性和促淋巴细胞有丝分裂活性的影响

石蒜科植物玉帘 (ZephyranthescandidaHerb)的球茎 ,经生理盐水浸取、硫酸铵分级沉淀、DEAE -Sepharose和SephacrylS - 10 0分子筛层析 ,分离纯化出玉帘凝集素 (Z .candidaaggulutination ,ZCA) ,在SDS -PAGE显示单一蛋白带 ,经分子筛层析测得相对分子量 (Mr)约为 4 8× 10 3 .采用不同的化学修饰试剂对玉帘凝集素中的不同氨基酸侧链基团进行修饰 .结果表明 :Arg残基的修饰引起兔红细胞凝集活性下降 73% ,Trp残基的修饰引起兔红细胞凝集活性下降 36 % ;Ser/Thr残基的修饰导致促淋巴细胞有丝分裂活性下降 2 9.3% ,细胞分裂比率下降 7.2 % .图 3表 2参 12     

红球菌酰胺酶降解阴离子型聚丙烯酰胺的亲和力分析

为探究酰胺酶降解阴离子型聚丙烯酰胺（HPAM）的微观机理,采用分子对接分别模拟了阴离子型聚丙烯酰胺（HPAM）或聚丙烯酸酯（PAA）结构模型与Rhodococcus sp. N-771酰胺酶（Rh Amidase）的结合,根据-CDOCKER＿Energy score值最高的原则,对获得最佳结合构象进行分析.基于亲和力虚拟突变进行丙氨酸（ALA）扫描.亲和力分析表明,Rh Amidase对HPAM-2的亲和力最高、最稳定,而Rh Amidase于PAA-2相互作用最小、结合最好.同时,该酶更倾向于降解短链的聚合物.相互作用分析表明,疏水相互作用是Rh Amidase-HPAM-2比Rh Amidase-PAA-2更稳定的主要原因.通过ALA扫描进一步得知,PHE146、ILE450、LYS96和GLY193是Rh Amidase降解HPAM-2的关键氨基酸残基.其中GLY193与HPAM-2形成的1个氢键对Rh Amidase-HPAM-2的亲和力影响最大.突变体ASP191ALA可以提高Rh Amidase对HPAM-2的酶活性,这些数据可为设计更高活性的Rh Amidase突变体提...     

基于分子对接的取代脲类除草剂对羊角月牙藻的毒性大于铜绿微囊藻的机理初探

本文以蓝藻水华优势藻种——铜绿微囊藻和典型绿藻——羊角月牙藻为受试生物,测定了4种取代脲类除草剂对两种藻的96 h急性毒性,并初步探讨了引起毒性差异的原因.结果显示,4种取代脲类除草剂对羊角月牙藻的毒性均大于铜绿微囊藻.分子对接的结果表明,取代脲类除草剂与羊角月牙藻的D1蛋白的结合能力大于铜绿微囊藻,这可能是导致羊角月牙藻对取代脲类除草剂更加敏感的原因.同时,分子对接揭示了氯离子可以增加取代脲类除草剂的疏水性,从而使化合物更易接近活性位点内部的疏水区域,更易与相应的氨基酸形成氢键.     

α7nAChR在氯化甲基汞神经毒性中的作用

为探讨环境染污染物氯化甲基汞(methylmercury chloride,Me Hg Cl)的神经毒性作用机制,采用MTT、免疫细胞荧光、dot Blot、qRT-PCR等实验技术检测Me Hg Cl对PC12细胞活性及其α7亚型烟碱型胆碱能受体(α7 nicotinic acetylcholine receptor,α7n AChR)蛋白和mRNA表达水平的影响。结果显示Me Hg Cl抑制PC12细胞活性,显著降低α7n AChR的蛋白和mRNA的表达水平,呈浓度依赖性。上述结果表明,Me Hg Cl对神经细胞毒性作用可能与抑制α7n AChR表达有关。     

简析分子对接模拟中雌激素受体的柔性

根据刚性雌激素受体模型的原位和交叉对接的情况,探讨了配体诱导的受体结构差异或晶体本身的缺陷,导致模拟产生偏差的原因;总结了受体结构和残基位置对模拟的影响,并由此提出部分柔性多重受体构象(PFMRC)对接体系,考虑受体的部分柔性以达到同时提高对接精度和速率的目的.     

六溴环十二烷对土壤酶活性、种子发芽率及根伸长的影响

以水稻土配制不同浓度(0.2%、0.5%和1%)的六溴环十二烷污染土壤,采用容量法和磷酸苯二钠比色法测定土壤中过氧化氢酶和磷酸酶的活性,研究六溴环十二烷对土壤酶活性(过氧化氢酶、磷酸酶)的影响,并通过配制不同浓度梯度的六溴环十二烷培养液,研究六溴环十二烷溶液对玉米、菜心、白菜和萝卜种子发芽和根伸长的影响.结果表明,土壤过氧化氢酶活性随着六溴环十二烷浓度的增大呈现先促进后抑制的趋势,0.2%处理对其活性促进作用最大;而土壤磷酸酶的活性随着六溴环十二烷浓度的增大而增大.六溴环十二烷对菜心种子发芽表现出先抑制后促进的影响规律;玉米种子发芽率差异性不显著,萝卜种子发芽受六溴环十二烷的影响不大;对白菜种子发芽表现出明显的抑制作用.当处理浓度超过90 mg·L~(-1)时,与对照处理相比,六溴环十二烷对4种种子的根伸长均表现出明显的促进作用.总之,白菜种子发芽和根伸长对HBCDs最敏感,受其抑制程度较高.虽然高浓度HBCDs促进菜心和萝卜种子发芽,但其根伸长受抑制.HBCDs对土壤磷酸酶活性呈现激活作用,对过氧化氢酶呈现抑制作用.     

部分苯衍生物对黄瓜种子发芽率的抑制毒性及QSAR研究

采用半静态培养法测定了29种苯衍生物对黄瓜种子发芽率的48h抑制毒性,并进行了定量结构-活性相关研究．结果表明：苯衍生物对黄瓜种子发芽率的抑制毒性不仅与化合物的疏水性(lgKOW)有关,而且与其分子最低未占轨道能量(ELUMO)有关．     

麻疯树核糖体失活蛋白(curcin)的化学修饰与其活性的关系

通过无细胞体系蛋白合成抑制活性的测定,结合荧光光谱和圆二色谱技术,对麻疯树核糖体失活蛋白(cur-c in)部分氨基酸残基进行特异性化学修饰,探讨维持curc in活性的必需氨基酸基团及修饰对curc in结构的影响.结果表明,组氨酸和半胱氨酸的修饰对活性没有影响.色氨酸和赖氨酸的修饰使curc in的活性分别下降了50%和100%,表明色氨酸和赖氨酸是维持curc in活性的重要残基.精氨酸修饰导致curc in的抑制活性完全丧失,内源荧光强度下降,最大发射波长发生红移,CD谱发生显著变化;表明精氨酸也是维持curc in活性的必需残基,并且对空间结构影响较大,推测对精氨酸的修饰破坏了精氨酸与其它基团的连接,导致curc in分子结构发生改变,失去和底物结合的能力,因而活性丧失.图3表1参34