人类细胞色素P450 2E1酶在不同乙醇浓度下构象变化的分子动力学模拟

细胞色素P450(CYP) 2E1家族酶是一种具有双重功能的单加氧酶, 能够参与市场上6%药物的代谢而具有重要的作用. 这类酶与酒精的消耗、 糖尿病、 肥胖症以及厌食症等密切相关, 引起了广泛的研究兴趣. 目前尚未见从原子水平上对这种酶在不同乙醇浓度下构象行为的研究. 基于此, 本文研究了花生四烯酸(AA)与CYP2E1复合物结构在不同乙醇浓度下构象与能量变化的特点. 对于在不同乙醇浓度下AA与CYP2E1的复合物结构, 采用分子动力学模拟结合自由能计算的方法进行研究. 分子动力学模拟结果表明, His109和Lys243氨基酸残基对AA与CYP2E1的结合起到了至关重要的作用. 当体系的乙醇浓度较高时, AA的结合能力有所下降, 这种结合能力的下降是由于AA与CYP2E1之间氢键相互作用力的减弱所致. 本研究对于AA与CYP2E1复合物结构在不同乙醇浓度下, AA分子与CYP2E1分子结合能力下降以及CYP2E1的构象变化给出了详细的解释. 本研究工作得到的结论对于实验和理论研究均有重要意义, 可为后续细胞色素P450酶类催化活性的研究提供理论支持.     

细胞色素p450 2s1(CYP2s1)三维结构模建及其与维甲酸分子的对接研究

利用同源模建和分子动力学模拟,模建了细胞色素P450(CYP2s1)的三维结构．在模建结构的基础上,分析了活性位点的组成和结构,并进行了与小分子(维甲酸)的分子对接研究．研究结果表明,在由维甲酸和CYP2s1形成的复合物中,非键相互作用较强,其中,GLu411和Ala414是与维甲酸相互作用能最强的两个残基,对复合物的结合起重要作用．     

细胞色素P450 2f1(CYP2f1)的三维结构模建和与维甲酸的对接研究

利用同源模建和分子动力学模拟方法，模建了细胞色素P450 2f1(CYP2f1)的三维结构．在此基础上，分析了活性位点的组成和结构，并进行了与小分子(维甲酸)的对接研究．研究结果表明，His328，Ser397和Arg417对复合物的结合起重要作用．     

UPLC-TSQ-Endure质谱分析Rg_3对2型糖尿病大鼠P450酶活性的影响

应用超高效液相色谱-质谱联用法(UPLC-MS)结合多探针底物法建立了同时定量测定5个细胞色素P450酶探针底物的方法,同时考察正常大鼠和2型糖尿病大鼠CYP亚型酶活性的变化,分析人参皂苷Rg_3对CYP亚型酶的调控作用。结果表明,与正常组比较,2型糖尿病大鼠肝微粒体酶中P3A4和P2E1活性被诱导,P2D6,P1A2和P2C9活性被抑制。人参皂苷Rg_3诱导2型糖尿病大鼠P3A4和P1A2活性,抑制P2E1和P2C9活性,对P2D6活性无明显影响。人参皂苷Rg_3能够使糖尿病大鼠CYP2E1和CYP1A2亚型酶活性趋于恢复到正常生理状态,其在CYP450酶中的代谢产物为人参皂苷Rh2。方法适用于评价P450酶诱导或抑制的酶活性测定,在临床上指导2型糖尿病患者合理用药。     

UPLC-MS/MS结合多探针底物方法研究刺五加叶中黄酮苷类成分对CYP450活性的影响

利用超高效液相色谱-串联质谱联用(UPLC-MS/MS)的多反应监测(MRM)技术结合多探针底物方法, 研究了刺五加叶中的主要黄酮苷类化合物槲皮苷、金丝桃苷及芦丁对肝细胞色素P450酶(CYP450)亚型CYP1A2, CYP2C, CYP2E1, CYP2D和CYP3A活性的影响. 结果表明, 3种化合物对各CYP亚型酶均有抑制作用, 其中金丝桃苷和槲皮苷对CYP1A2催化的非那西丁的O-脱乙基反应抑制的IC₅₀值分别为46.53和49.75 μmol/L, 金丝桃苷和芦丁对CYP2E1催化的氯唑沙宗的6-羟基化反应抑制的IC₅₀值分别为99.87和86.36 μmol/L. 机理性抑制实验结果表明, 3种化合物对2种亚型酶的抑制作用是随着预孵时间延长而增强的机理性抑制.     

CYP2C9酶与Warfarin结合模型的立体选择性理论研究

对CYP2C9酶与S-Warfarin复合物的晶体结构进行分子对接、分子动力学模拟、通道分析及结合自由能计算,发现原晶体结构中的结合模式为"亚稳态",提出了CYP2C9与S-Warfarin结合的可催化模式;比较了CYP2C9与S-和R-Warfarin结合的异同,确定了在结合过程中起重要作用的锚定氨基酸残基,尤其是位于活性位点区域的苯丙氨酸簇.在结合过程中这些残基通过芳香环的移动对稳定底物的结合模式起到至关重要的作用,阐明了该酶呈现相关底物选择性的原因.对于CYP2C9与底物对接模式及立体选择性的研究有助于在分子层面上理解特异性底物与酶的结合特点,为潜在的药物设计提供了合理可信的理论依据.     

基于多光谱方法和计算模拟的细胞色素CYP1A2与阿奇霉素的结合机制研究

为了解阿奇霉素(AZI)在模拟的人体环境中与CYP1A2的结合情况,探索AZI在人体内的转化机制,本论文使用分子对接、分子动力学模拟、荧光光谱、紫外分光光度法、傅立叶变换红外光谱、圆二色光谱等多种实验方法,阐明AZI与CYP1A2之间的相互作用机制。分子对接结果表明AZI与CYP1A2的结合方式是半包裹并且以疏水作用力相结合。分子动力学模拟结果表明,CYP1A2-AZI复合物的均方根偏差(RMSD)值增大;均方根波动(RMSF)值表明复合物体系柔性较大;回旋半径(Rg)值表明蛋白质特定区域的结构松散。荧光猝灭光谱实验表明,CYP1A2与AZI是以静态猝灭机制结合在一起。热力学参数表明AZI与CYP1A2之间的主导作用力为疏水作用力。时间分辨光谱表明AZI对CYP1A2的机制为静态猝灭。紫外光谱实验表明AZI与CYP1A2反应生成了复合物。红外光谱实验结果表明CYP1A2的二级结构含量发生了改变。圆二色光谱证实AZI对CYP1A2的二级结构产生影响。     

液相色谱-质谱联用技术结合多探针底物法研究人参皂苷Rb1的体外代谢

以奥美拉唑、 苯妥英、 卡马西平和非那西丁为检测肝药酶细胞色素P450酶(CYP450)亚型的专属探针药物, 通过原型药物减少量测定法考察药物体外代谢的变化, 评价人参皂苷Rb1对CYP450不同亚型酶的作用. 结果表明, P2C9, P2C19和P3A4实验组与对照组差异不显著, P1A2实验组与对照组差异显著, 表明人参皂苷Rb1能诱导P1A2亚型酶的活性, 促进底物与酶反应, 加快底物的代谢, 而对P2C9, P2C19和P3A4三个亚型酶有弱的诱导或无诱导作用. 根据快速分离液相色谱-质谱联用(RRLC-MS/MS)检测结果推断, 人参皂苷Rb1在CYP450酶中的代谢产物可转化为人参皂苷Rb1氧化产物(Rb1+O)及人参皂苷Rd和F2.     

非经典三铂核药物与DNA作用的理论研究

利用分子力学、分子动力学和量子化学等计算方法研究了新型临床二期抗癌药物BBR3464([{trans-PtCl(NH3)2}2-μ-{trans-Pt(NH3)2(NH2(CH2)6NH2)2}]4+)与寡聚DNA片段复合物的几何构型及其电子结构. 结果表明, 利用分子力学和分子动力学确定的复合物结构与实验的基本吻合. BBR3464为+4价高电荷铂药, 与两端的铂相连的两个Cl配体间的距离是2.74 nm, 这使得药物与DNA交联速度快, 形成远程的1,4-链间交联. 计算结果表明, BBR3464与DNA识别能力强, 结合稳定. 所形成的复合物中既有Pt-N7间较强的配位键, 也存在许多氢键、弱氢键及静电作用. 复合物中结合位点及结合位点外的嘌呤碱基的构象发生了不同程度的改变. 复合物结构特征说明, DNA在键合药物后其构型并未发生定域的链弯曲, 而是离域的嘌呤碱基的构象转化, 其对DNA所造成离域性损伤与经典的药物不同. DNA是铂抗肿瘤药物的靶点, 多点键合和离域性损伤的结构特征与BBR3464的独特生物活性和临床表现相关.     

己烯雌酚与CYP2C9的计算模拟及多光谱法研究

为了研究己烯雌酚与CYP2C9的结合作用机制,结合分子模拟,荧光光谱等光谱实验多角度分析了两者的结合情况。首先从分子对接得到己烯雌酚与CYP2C9相互作用的最佳结合构象,然后通过动力学模拟研究了己烯雌酚与CYP2C9的复合物的稳定性以及构象变化,最后用多光谱法进行实验印证。对接结果表明己烯雌酚与CYP2C9反应可以自发进行,动力学模拟结果表明两者具有较强的结合能力。同时,荧光光谱实验得出两者的结合机制为静态猝灭且形成一个结合位点,热力学参数证明两者结合作用为疏水作用力;紫外光谱实验进一步证明两者结合后的CYP2C9的构象和周围环境发生改变。通过拟合分析酰胺I带,红外定量分析结果表明,与己烯雌酚作用后的CYP2C9蛋白质的二级结构发生改变。综上结果表明CYP2C9与己烯雌酚可以发生相互作用,理论与实验进行相互印证,为进一步研究CYP2C9的催化代谢机制提供参考。     

基于计算模拟与光谱法研究细胞色素CYP2C9与双酚A的相互作用

基于分子对接、分子动力学模拟、紫外吸收光谱法、荧光光谱法与红外光谱法,研究了细胞色素CYP2C9与双酚A (BPA)之间的相互作用。分子对接研究表明,对接位点位于Thr364附近的空腔,结合能为-7. 51 kcal/mol;分子动力学模拟观察了10 ns内蛋白的整体构象变化,发现Thr364也是BPA与CYP2C9发生相互作用时的结合位点。光谱学研究发现CYP2C9与双酚A结合发生荧光增强现象,并且它们间的相互作用力主要为疏水作用力;二级结构中β-转角、无规则卷曲与β-折叠等也发生明显变化;随着底物浓度增加紫外吸收峰有明显上升且伴随红移。模拟计算与光谱检测均表明CYP2C9与BPA间存在较强的相互作用。     

人肝细胞色素P450 2C金属酶与药物代谢*

由于人肝细胞色素P450 2C亚家族与临床药物代谢的密切关系,其研究已引起人们的广泛关注。本文综述了四种人肝细胞色素P450 2C,着重综述了其中的三种：CYP2C9,CYP2C8,CYP2C19的研究进展。评述了CYP2C9,CYP2C8和CYP2C19的某些氨基酸残基在催化过程中的作用,这三种酶的基因多态在不同人种中的分布及药物代谢的差异,以及它们与用药的特异性及某些疾病的易感性的联系,介绍了目前提出的CYP2C8的底物药效团模型,最后总结了CYP2C9,CYP2C8,CYP2C19,CYP2C18的主要特性。     

细胞色素P450酶电化学生物传感器的构建及其药物代谢应用

药物代谢过程是药物在体内产生药效和毒性的主要过程,发展廉价、方便、快速、高通量的体外药物代谢研究方法对新药的开发和设计、给药的方法和剂量、临床药物的检测等都有重要的指导意义. 细胞色素P450酶（CYP450酶）在药物的I相反应中起到关键作用,以电极代替辅酶NADPH提供CYP450酶催化反应过程中需要的两个电子,构建CYP450酶电化学生物传感器可实现药物的初步筛选. 大量研究表明,CYP450酶在电极表面合适的固定方法与电极材料可有效提高传感器的检测性能. 本文主要综述近年来CYP450酶电化学生物传感器的构建及其在药物代谢研究方面的应用,并展望其研发前景.     

温控分子动力学研究微管蛋白活性肽链的折叠机制

运用温控和常温分子动力学方法, 研究了微管蛋白活性部位Pep1-28肽链的折叠机制, 总模拟时间为380.0 ns. 对于温控分子动力学, 逐渐降温可以清晰显示Pep1-28肽链的折叠途径, 发生明显折叠的温度约为550 K, 其折叠和去折叠可逆机制为U(>1200 K)←→I1(1200-1000 K)←→I2(800 K)←→I3(600 K)←→I4(450 K)←→F1(400 K)←→F2(300 K), 其中U为去折叠态构象, I1、I2、I3和I4是折叠过程中的四个重要的中间态构象, F1和F2是两个结构相近的折叠态构象. 对于常温(300 K)分子动力学, 其构象转变和折叠过程相当迅速, 很难观察到有效、稳定的中间态构象. 尤其引人注意的是, 其折叠态结构陷入了能量局域极小点, 与温控(300 K)的有较大差异, 两者能量差高达297.53 kJ·mol-1. 可见, 温控分子动力学方法不仅清晰地显示多肽和蛋白质折叠过程的重要中间态构象, 为折叠和去折叠机制提供直接、可靠的依据, 而且还有助于跨越较高的构象能垒, 促使多肽和蛋白质折叠以形成全局能量最低的稳定结构.     

一种细胞色素P4502C8基因多态-CYP2C8.3的结构和功能

细胞色素P450超级家族在代谢众多的外源性化学物质方面发挥重要的作用.细胞色素P4502C8是人体肝脏中主要负责代谢抗癌药物紫杉醇的酶,它至少负责代谢5%的临床药物.细胞色素P450 2C8的基因多态性与用药个体化有着密切的关系.CYP2C8.3是常见的P450 2C8的基因多态之一,其发生了双点突变,分别是R139K...     

HIV-1病毒DNA与整合酶结合后的构象变化

用分子动力学(MD)模拟方法优化了HIV-1病毒DNA与整合酶(IN)二聚体(IN2)复合物模型结构, 并分析了HIV-1病毒DNA结合IN2后的构象变化. 结果表明, 按照HIV-1病毒DNA与IN2结合能力的强度, 病毒DNA可分为五个区域: 非结合区、强结合区1、弱结合区、强结合区2和反应区, 并用结合自由能计算验证了该分区的合理性. 与未结合IN2的病毒DNA相比, 复合物模型中病毒DNA除了非结合区碱基外, 其它四个区域的碱基构象变化较大. 复合物模型中病毒DNA主链较大程度地偏离标准B型DNA以及结合部位的小沟变宽都是识别IN的结构基础. 模拟结果与实验数据吻合较好, 为基于HIV-1 IN的药物分子设计提供了一定的结构信息.     

用分子对接方法预测HIV-1整合酶与金精三羧酸抑制剂的相互作用

用分子对接方法(Docking)研究了HIV-1整合酶与其抑制剂金精三羧酸的结合过程.为弄清金属离子在结合中所起的作用,选择含有一个Mg+2或不含Mg+2的两种不同的整合酶受体分别与金精三羧酸对接.结果表明, Mg+2对稳定配体与受体的结合起了重要作用. 金精三羧酸配体与含有一个金属Mg+2的整合酶受体对接,最优结合自由能为-45.19 kJ/mol. 当Mg+2失去后,整合酶的活性中心构象将发生变化,使金精三羧酸抑制剂与整合酶的结合自由能(-24.35 kJ/mol)明显增加. 预测了未知的HIV-1整合酶与其抑制剂金精三羧酸的复合物结构, 并可对基于结构的抗HIV-1整合酶的药物设计提供重要信息.     

芬太尼类化合物与阿片μ受体相互作用的分子对接与分子动力学模拟

采用分子对接和分子动力学(MD)模拟方法研究了芬太尼类化合物与阿片μ受体的相互作用机制.先用AutoDock4.0程序将芬太尼类化合物对接到同源模建的阿片μ受体结构中,再用GROMACS程序包在水溶液体系中分别对12个芬太尼激动剂和阿片μ受体蛋白复合物进行了MD模拟研究,优化对接复合物的结构,最后利用MM-PBSA方法,在APBS程序中计算芬太尼类衍生物与阿片μ受体的结合自由能,计算出的受体配合物结合常数(Ki)与其实验值吻合较好,并预测了化合物的活性排序.结果表明,复合物蛋白结构与空载受体蛋白结构有较大差异,特别是胞内区IL2、IL3和跨膜区段TM4骨架构象变化较大,不同的化合物对受体结构影响也有差异,活性较好的化合物会增加蛋白特定区域结构的柔性.芬太尼类化合物可能是通过和受体结合后诱导阿片μ受体构象转变为活性构象,引起一系列的信号传导激活G蛋白,从而引发生理效应.     

HPPK与MgATP复合物的构象变化模拟研究

HPPK一种是重要的激酶和潜在的抗生素靶点,它的作用是催化细菌体内重要生命物质叶酸合成的第一步反应。在HPPK的催化反应过程中,HPPK先与MgATP结合,再与HP结合,然后催化反应发生。HPPK中的3个loop结构在结合过程中起着重要作用:MgATP的结合位点位于loop 3下,HP的结合位点位于loop 2下。loop 3与loop 2的开闭分别意味着MgATP与HP结合位点的开闭,本文运用分子动力学模拟研究HPPK与MgATP复合物构象变化。计算结果表明,在整个模拟过程中loop 3一直处于关闭状态,而loop 2则在全开、半开以及关闭等构象间转换;loop 2的开闭意味着HP结合位点的开闭,这些结果揭示了HP进入HPPKMgATP复合物很可能遵循的是构象选择机制。     

人类谷胱甘肽硫转移酶家族等位基因蛋白B与抑制剂作用模型的理论研究

采用分子动力学模拟方法系统地研究了谷胱甘肽硫转移酶家族(Glutathione S-transferases,GSTs)的等位基因蛋白B(GSTP1*B)与抑制剂利尿酸(EA)以及EA的谷胱甘肽(GSH)共轭物EAG(I),EAG(O)的具体结合方式.抑制剂及其谷胱甘肽共轭物与蛋白的相互作用能计算结果及分子动力学轨迹的统计分析结果表明,GSTP1*B与EA的谷胱甘肽共轭物的结合能力优于其与EA的结合能力,Phe8,Arg13,Trp38和Tyr108是作用过程中的关键残基,对稳定抑制剂及其谷胱甘肽共轭物在GSTP1*B的G和H位点的构象具有重要的作用.通过对构象的统计分析发现,残基Phe8和Tyr108与GSTP1*B酶对抑制剂的选择性密切相关.