大肠杆菌乙酰羟基酸合成酶Ⅰ和Ⅲ同源及异源催化亚基与调控亚基的相互作用

本文采用表面等离子体共振技术（SPR）对大肠杆菌来源的乙酰羟基酸合成酶（Acetohydroxyacid synthase，AHAS）Ⅰ和Ⅲ同源及异源催化亚基与调控亚基的相互作用进行了研究．研究结果表明。AHASI催化亚基与调控亚基的结合（Ko=1．13×101mol／L）比AHASIII的亚基结合要强（KD=5．29×10^-7mol／L）．在异源的催化亚基和调控亚基间观察到很强的结合作用，并且调控亚基对异源催化亚基的活性也有激活作用．SPR与酶动力学研究结果表明，异源重组酶的动力学性质与同源重组酶的性质相似．这表明AHAS Ⅰ的调控亚基可以用ALIAS Ⅲ的调控亚基替换，反之亦然．本文的研究工作有助于更深入理解AHAS的调控机制．     

乙酰羟酸合成酶突变体对除草剂阔草清抗性的预测研究

本工作测定了商品化除草剂阔草清对大肠杆菌乙酰羟酸合成酶II及其突变体的抑制常数. 利用生物大分子的定量构效关系方法(MB-QSAR)建立了定量、可视的突变体性质与结构关系模型. 实验数据与计算数据之间显示了良好的相关性: MB-QSAR/CoMFA (comparative molecular field analysis)模型的交叉验证系数q²=0.691, 非交叉验证相关性系数r²=0.947, 外部预测能力r²_pred=0.759; MB-QSAR/CoMSIA (comparative molecular similarity indices analysis)模型的相应值分别为0.625, 0.960和0.619. 模型的三维结构-性质关系图为突变体抗性提供了直观阐释, 为抗性规避性农药的设计提供了有价值的信息. 同时, 该模型也在一定程度上显示了除草剂种属选择性的预测能力.     

N-(5'-溴-4'-取代嘧啶-2'-基)苯磺酰脲化合物的合成和生物活性

乙酰羟基酸合成酶(Acetohydroxyacid synthase,AHAS,EC 4.1.3.18)是植物和微生物中亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸合成途径的一个关键酶,以AHAS为靶标的磺酰脲类除草剂具有高效、高选择性和对环境友好的特点.通过2-氨基-4-甲基嘧啶溴代反应以及进一步的衍生、磺酰基异氰酸酯的胺解,合成了一系列含有5-溴嘧啶基的新磺酰脲.其结构经1H NMR、质谱和元素分析确定.生物活性测试表明目标化合物在离体水平对大肠杆菌乙酰羟基酸合成酶同工酶AHASⅡ表现出了与市售除草剂苯磺隆相当甚至更优的抑制活性,而盆栽除草活性低于苯磺隆.     

为光调控核酸结构设计合成偶氮分子开关

为了设计高效稳定的偶氮分子开关,本文合成了一系列偶氮分子,并对其性质进行了鉴定。实验结果表明,在偶氮苯分子的对位或间位引入诱导拉电子基团可以得到好的分子开关。然后,本文设计合成了3,3’-二甲羟基偶氮苯并将其引入核酸序列中,发现这个偶氮分子开关可以有效的可逆光调控发卡构型核酸的结构,并且它的顺式构型在生理温度下具有很好的热稳定性。     

农药靶标抗性研究在大学化学生物学综合实验中的实践

乙酰羟酸合成酶是目前国际上备受关注的几类超高效商品化除草剂的作用靶标酶,其关键位点的突变是除草剂抗性形成的根源。选择其中2个单点突变体,从分子克隆、突变、蛋白的表达、纯化,到酶学检测等方面,全方位研究了乙酰羟酸合成酶野生型和2个突变体的性质和功能。整套实验包括了多种基本单元操作以及一些具有挑战性的设计性实验,涉及化学生物学的理论与操作较为全面。本实验教学可以使学生从原理上理解农药使用的必要性、农药造成的抗药性以及如何从分子结构的角度设计开发新型绿色农药。     

拟南芥乙酰羟基酸合成酶与磺酰脲的相互作用以及CoMFA研究

在分子水平上较为详尽地研究了85个磺酰脲类化合物与植物源野生型拟南芥AHAS酶的离体相互作用, 测定了这些化合物对AHAS酶的抑制常数Kiapp. 采用比较分子力场方法(CoMFA)对这些化合物与AHAS酶的相互作用进行了三维构效关系研究, 用此模型预测了检验组10个化合物的pKiapp值, 模型的预测结果与测试结果一致.