分子模擬方法研究唾液酸酶與植物源抑制劑間的作用機制.pdf

1、黃芩(Scutellaria baicalensis Georgi)，常用于中藥，其主要有效成分是黃酮類化合物。主要藥理作用表現(xiàn)為抗菌、抗病毒、抗炎、抗免疫反應(yīng)、抗氧化及抗腫瘤等。黃芩根中分離出的黃酮類化合物5，7，4'-三羥基-8-甲氧基黃酮(MF)可以有效地抑制流感病毒唾液酸酶活性，但其與唾液酸酶間的相互作用機制尚不清楚。本論文運用分子對接、分子動力學(xué)和密度泛函等理論方法，研究唾液酸酶內(nèi)的雜原子（活性腔附近Ca2+和水分子）對唾液酸

2、酶結(jié)構(gòu)的影響、抑制劑的活性構(gòu)象以及MF與唾液酸酶間的相互作用情況，為深入理解植物源抑制劑與唾液酸酶之間的作用機制提供重要的理論依據(jù)。
　　結(jié)構(gòu)分析表明活性腔附近Ca2+的缺失導(dǎo)致了唾液酸酶活性腔的消失，因此不能和抑制劑發(fā)生作用，這和活性腔搜索的結(jié)果一致;Ca2+的引入穩(wěn)定了活性腔的空間結(jié)構(gòu)，從而可以與植物源抑制劑發(fā)生作用，此時的唾液酸酶結(jié)構(gòu)與實驗得到的晶體結(jié)構(gòu)相近;相對于Ca2+，水分子對活性腔的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)影響較小。通過分析活性腔

3、殘基之間的位移，發(fā)現(xiàn)Ca2+或/和水分子對氨基酸側(cè)鏈的影響大于骨架。Ca2+或/和水分子的引入導(dǎo)致活性腔關(guān)鍵肽段二級結(jié)構(gòu)的變化，活性腔內(nèi)各亞區(qū)域的電荷、親疏水性、極性也重新分布。根據(jù)結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果，我們預(yù)測活性腔亞區(qū)域1和3決定了底物的作用位置，而底物的空間取向則受到亞區(qū)域2和4結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的嚴重影響。這些結(jié)論得到了柔性分子對接實驗的有力支持。
　　密度泛函計算結(jié)果表明唾液酸酶抑制劑4-(氮-乙酰氨基)-5-胍基-3-（3-戊氧基）

4、安息香酸(BA)在氣相中以中性構(gòu)象最為穩(wěn)定，而在水溶液中，兼性構(gòu)象最為穩(wěn)定。中性和兼性構(gòu)象在原子相對位置、電荷分布等方面有著顯著的差異，如兼性構(gòu)象中N-乙?；c正電胍基距離較近，因而與唾液酸酶活性腔亞區(qū)域2和3吻合更好。柔性分子對接和分子動力學(xué)結(jié)果顯示兼性構(gòu)象與唾液酸酶的相互作用能和絕對結(jié)合自由能較大，因此形成的復(fù)合體系更加穩(wěn)定，這表明唾液酸酶抑制劑的生物活性構(gòu)象為兼性。分析發(fā)現(xiàn)兼性構(gòu)象的作用較為集中于8個關(guān)鍵氨基酸殘基，而中性構(gòu)象則為

5、13個氨基酸殘基。
　　運用柔性分子對接方法，深入研究了5，7，4'-三羥基-8-甲氧基黃酮(MF)兼性構(gòu)象與N1、N9亞型唾液酸酶間的結(jié)合方式并闡明其作用機制。結(jié)果表明MF與N1亞型之間有一種作用模式，相互作用能為-70.26 kcal·mol-1;與N9亞型之間存在兩種競爭性的結(jié)合模式，最大相互作用能為-83.51 kcal·mol-1。進一步分析發(fā)現(xiàn)MF與這兩種亞型唾液酸酶相互作用的作用力類型、氫鍵作用及關(guān)鍵作用氨基酸殘基等