~(13)C代谢通量分析

代谢通量分析(metabolic flux analysis,MFA)是通过确定代谢网络中代谢流分布来表征细胞代谢状态的强有力的工具。鉴于计量学代谢通量分析在处理复杂代谢网络时表现出的局限性,发展了以13C标记实验为基础的13C MFA。本文介绍了13C MFA的原理与方法,总结和评述了13C MFA在实验与数据分析方面的最新进展以及MFA在功能基因组研究中的重要地位,同时对代谢通量分析的发展前景进行了展望。     

13C代谢通量分析

代谢通量分析（metabolic flux analysis,MFA）是通过确定代谢网络中代谢流分布来表征细胞代谢状态的强有力的工具。鉴于计量学代谢通量分析在处理复杂代谢网络时表现出的局限性,发展了以^13C标记实验为基础的”CMFA。本文介绍了”CMFA的原理与方法,总结和评述了”CMFA在实验与数据分析方面的最新进展以及MFA在功能基因组研究中的重要地位,同时对代谢通量分析的发展前景进行了展望。     

绿卡色林衍生物的合成、体外代谢及体内活性研究

将选择性5-HT2C受体激动剂类减肥药绿卡色林分子中的仲胺转化成氨基甲酸酯类前药,设计合成了13个氨基甲酸酯类化合物.新化合物的结构经核磁共振波谱、红外光谱及高分辨质谱确证.通过体外代谢稳定性实验,筛选出半衰期长且可通过代谢持续产生绿卡色林的新化合物6b.对化合物6b的大鼠减肥药理实验结果表明,在日剂量相同的条件下,化合物6b给药1次/d比绿卡色林给药2次/d的减肥效果略好.     

超高效液相色谱-三重四极杆质谱联用检测红色糖多孢菌胞内中间代谢物同位素丰度

采用超高效液相色谱-三重四极杆串联质谱联用仪(LC-MS/MS),建立了能精确检测红色糖多孢菌胞内代谢物13C同位素丰度的方法.在优化的超高效液相色谱的条件及三重四极杆串联质谱的离子传输电压和碰撞池电压下,筛选出各胞内代谢物的最佳离子对.根据物质在LC-MS/MS中生成的母离子和子离子碳链长短及子离子是否含有13C等特性,建立了"一对一"法、"一对多"法和单级质谱SIM法等同位素丰度检测方法.利用这些方法,检测了自然标记标准品和13C标记实验样品,根据实验值与理论值的接近程度筛选出最优方法.结果表明,对于以磷酸糖类为代表的子离子不含有13C的代谢物,"一对一"法最有效;对于以有机酸类为代表的母离子和子离子都含有13C的短碳链代谢物,"一对多"法更有优势;对于以辅酶A类为代表的母离子和子离子都含有13C且碳链较长的代谢物,单级质谱SIM法才能发挥作用.建立的同位素丰度检测方法具有较好的准确度,可应用于红色糖多孢菌胞内代谢物同位素丰度的检测,为后续研究菌体的代谢机理,实现红霉素的高效表达奠定了基础.     

温控近红外光谱用于葡萄糖的高灵敏检测

温控近红外光谱在混合体系定量分析以及分子间相互作用分析中已得到应用.本工作利用互因子分析方法(MFA)探索了温控近红外光谱技术测定血清样品中低浓度葡萄糖含量的可行性.测量了不同温度下葡萄糖含量分别为1.0～15.0 mmol/L和0.0～1.0 mmol/L的两组血清溶液的近红外光谱,并利用MFA进行了定量计算.结果表明,利用该方法可以实现样品中微量葡萄糖的准确定量,MFA提取的标准信号(SS)的相对强度和葡萄糖浓度之间的线性相关系数R分别为0.9923和0.9895,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.35和0.07 mmol/L.     

特定化合物碳同位素分析系统中的氧化反应装置的研制

通过对比实验,研制了特定化合物碳同位素在线分析系统中连接气相色谱与同位素比质谱的核心部分——氧化反应装置,包括加热系统、氧化反应系统及接口系统,并以特定化合物的碳同位素分析为例,选用天然气工作标准样品,在600～950℃之间选择8个温度点进行了氧化反应实验,表明其碳同位素测定值(δ13C1,δ13C2,δ13C3)随反应温度升高而逐渐趋于稳定,符合氧化反应过程的一般规律.通过对不同碳数(1≤n≤31)烃类样品(工作标准、国际参考标准、天然气及原油样品)的测试,显示碳同位素值(δ13Calkane)的测试精度优于±(0.2～0.5)‰,满足研究需求,并有效降低了分析成本,具有良好的应用及推广价值.     

高脂与维生素D缺乏饮食诱导的2型糖尿病小鼠血清和肝脏代谢组学研究

采用高脂与维生素D缺乏(VDD)饮食长期(24周)喂养小鼠,诱导其形成2型糖尿病(T2DM),通过小鼠血清和肝脏代谢组学分析探究了T2DM发生、发展的代谢物和代谢通路变化机制.实验收集小鼠血清和肝脏样品,通过气相色谱-质谱联用技术和硅烷化衍生方法分析得到血清和肝脏代谢轮廓;利用正交偏最小二乘判别分析和非参数检验筛选血清和肝脏代谢组中具有显著性差异的代谢标志物,发现血清样品中乳酸、丙氨酸、甘油、苏氨酸和葡萄糖含量在高脂+VDD小鼠中显著升高,肝脏样品中乳酸、核糖、果糖、葡萄糖、油酸和棕榈酸含量在高脂+VDD小鼠中显著升高.本文还进行了血清和肝脏代谢轮廓整体分析和代谢通路探索,发现高脂+VDD小鼠中三羧酸循环、糖异生、氨基酸以及脂质代谢通量均显著增强,这些代谢路径相互影响共同促进T2DM的发生和发展.本文通过饮食诱导小鼠形成T2DM,得到血清和肝脏代谢物及其代谢通路的变化关系,可为T2DM诊断提供参考信息.     

维生素C与铅

铅中毒可引起维生素C缺乏及其代谢改变 ,因此 ,无论单独补充维生素C或与螯合剂合用均会起到双重功能 :不仅可缓解铅致维生素C缺乏及其代谢紊乱 ,又可作为中枢神经系统铅的补充性螯合剂 (FoxMRS,1 975 ;RudrapalD ,1 975 ;GoyerRA ,1 979;DallyTW ,1 990 )。据报道 ,接触铅工人服用维生素C和锌可以降低血铅水平 (PapaioannouR ,1 978) ,饲料中补充维生素C和铁可预防染铅大鼠生长受抑、食欲下降、贫血和降低组织中的铅蓄积 (SuzukiT ,1 979)。同时给予维生素C或与维生素B1合用可大大增加CaNa2 EDTA、MFA或DMSA的驱铅效果 ,即可…     

广义二面角在定量结构/活性相关分析中的应用

化合物的结构与其活性具有相关性 .建立相关性需要由结构提取特征 ,并运用这些特征作为自变量去构造数学模型 ,以便预测未知的化合物及其活性 .目前 ,在诸多 3D- QSAR方法中 ,应用最为广泛的是 Co MFA( Comparasive Molecular Field Analysis)方法 [1～ 3] ,但新近的研究发现 ,Co MFA方法对于某类化合物 (如苯胺类化合物 )适应性较差 ,但分子在三维空间投影面积及量化参数的引入可大大改善所得结果[4 ] .本文从另一角度 (即广义二面角 )研究了分子在三维空间的形状 ,得到了满意的结果 .1　实验部分本文选用 34个 1 - [( 2 - Hydroxy…     

13C固体核磁共振测定气体水合物结构实验研究

采用高功率1H去偶结合魔角旋转13C固体核磁共振技术,在低温常压条件下对合成的乙烷和丙烷气体水合物进行了测试,获得了两种纯气体水合物的13C核磁共振谱图,初步建立了固体核磁共振波谱法测定天然气水合物的实验方法.实验表明:乙烷水合物的13C核磁共振谱图中仅有一条谱线(δ7.7),结构类型为sI,且乙烷分子仅填充在大笼中(...     

甲基二苯乙炔基硅烷及其网络聚合物的合成与表征

以苯乙烯为原料合成的苯乙炔和甲基二氯硅烷在有机镁试剂中反应, 合成了甲基二苯乙炔基硅烷(MDPES)单体. 通过高效液相色谱分离技术获得了纯度高于 99.9%的 MDPES, 并用 FTIR, C NMR, H NMR, MS 和元素分析进行 13 1了表征. 在较高温度下, MDPES 可以交联形成网络聚合物, 为此通过 DSC 和 FTIR 跟踪了交联反应, 证明 MDPES 的交联反应包括 Si—H 键与 C≡C 键间的加成反应和分子中的 C≡C 键间发生的 Diels-Alder 反应. 交联后的 MDPES 网络聚合物具有优异的耐热性, 在空气中的 Td5高达 568 ℃, 介电损耗 tan δ 为 2.47×10-3(1×106 Hz).     

新型金属钼配合物13C屏蔽张量的测量及计算

通过固体核磁共振方法, 测得了新型的手性八面体钼金属配合物的旋转边带完全分离的¹³C 2D-PASS谱图, 进一步拟合旋转边带的强度, 获得了各不等价位¹³C的屏蔽张量, 讨论了抗衡阳离子对邻苯二酚合钼配位阴离子中¹³C的化学位移各向同性、屏蔽张量的影响, 分析比较了抗衡阳离子中¹³C和邻苯二酚合钼配位阴离子中¹³C化学位移各向异性的大小. 基于配合物的晶体结构, 分别采用Hartree-Fock和DFT方法进行了量化计算, 得到了¹³C NMR信息, 并与实验测量值进行了比较, 讨论了量化计算的有效性及误差来源.     

(s)-多沙唑嗪的核磁共振理论和实验研究

报道了(s)-多沙唑嗪的1H、13C、DEPT、1H-1H COSY等的NMR波谱数据, 并对1H、13C NMR信号进行了指认. (s)-多沙唑嗪分子中含有9个季碳原子, 其中绝大部分通过常规实验的方法难以指认. 应用量子化学规范不变原子轨道(GIAO)的Becke-3-Lee-Yang-Parr(B3LYP)和Hartree-Fock(HF)方法, 分别在6-21G基组下计算了标题化合物的13C NMR化学位移值. 计算结果表明, 理论计算数据与实验结果吻合较好, 可以帮助对(s)-多沙唑嗪季碳原子NMR位移信号进行指认.     

光谱法分析乙丙共聚物的序列结构及链节比

用FTIR, 1 H NMR和 13 C NMR分析乙丙共聚物的序列结构与链节比. 通过对乙丙共聚物 1 H NMR, 13 C NMR和 13 C-1 H二维核磁共振谱的综合分析, 提出了与前人不同的归属, 并提出了不同位置碳原子积分面积相关性分析方法, 该方法避免了烦琐的理论计算, 可简便地得到乙丙共聚物的主要序列结构. 通过比较 1 H NMR和 13 C NMR计算乙丙共聚物中乙烯、 丙烯链节比, 表明可以用 1 H NMR代替 13 C NMR完成对乙丙共聚物中乙烯、 丙烯链节比的定量计算.     

C6H5N光谱性质的多组态二级微扰理论研究

采用全活化空间自洽场方法(CASSCF)在C2v对称性和6-31g(d,p) 基组水平下, 研究了C6H5N自由基及其阴阳离子的基态和低激发态性质. 为了进一步考察动态电子相关效应, 采用多组态二级微扰理论(CASPT2)获得更加精确的能量值. 计算得到13A2→13A1和13A2→13B2在4303.1和4212.2 kJ/mol处的激发可分别归因于π(b1)→ny和π(a2)→ny的跃迁, 而13A2→13B1和13A2→11B1在2634.9和2700.4 kJ/mol处的激发具有nx→π*(a2)和π(a2)→nx的混合跃迁特征, 理论波长与紫外吸收光谱得到的实验数据一致. 计算得到的电离能与实验值也非常接近.     

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...     

α-羟基化吡咯烷亚硝胺代谢及形成DNA加合物反应机理的理论研究

采用密度泛函理论, 在B3LYP/6-31G**水平上, 研究了气相和水溶剂中, α-羟基化吡咯烷亚硝胺(α-hydroxylation-NPYR, A)代谢为终致癌物重氮氢氧化物(B)、重氮烷阳离子(C)和氧离子(D), 以及C与鸟嘌呤碱基相互作用的反应机理. 化合物A代谢为终致癌物, 涉及异构化和质子化过程, 是相对容易进行的放热反应. 终致癌物C与鸟嘌呤在N7位形成DNA加合物F和G的反应, 遵循S_N2机理. 加合物G由F异构形成, 且有相对高的异构化能(气相: 244.77 kJ/mol; 水溶剂中: 234.83 kJ/mol), 这与实验上得到加合物G是主要癌变物的结果一致.     

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。     

取代喹啉类化合物抗菌活性的3D-QSAR研究及分子设计

通过比较分子力场分析方法(Co MFA)研究取代喹啉类化合物对金黄色葡萄球菌抑菌活性(p M)的三维定量结构-活性相关(3D-QSAR)。12个化合物建立了预测模型,7个化合物作为验证集(含模板分子)。训练集的Co MFA模型显示立体场、静电场对生物活性贡献依次为49.8%、50.2%。该模型的交叉验证相关系数R2cv=0.650,非交叉验证相关系数R2=0.918,对测试集中的7个化合物的生物活性进行了预测,显示出较强的稳定性和良好的预测能力。通过分析Co MFA三维等势图发现,在取代喹啉类化合物抑菌机理中,R4取代基的强吸电性起主要作用,其次是其他取代基的疏水性作用。应用上述规律进行分子设计,获得了3个在理论上具有较高抑菌活性的新的取代喹啉衍生物,期待实验的验证。     

2-(1,11-十一亚甲基)-5-取代亚氨基-Δ3-1,3,4-噻二唑啉的合成及杀菌活性

通过环十二酮与N-取代氨基硫脲的缩合反应,合成了一系列N-取代环十二酮缩氨基硫脲,经MnO2氧化关环,得到15种未见文献报道的标题化合物,其结构经IR,13C NMR,元素分析的确证. 初步实验表明,部分化合物具有一定的杀菌活性.