細胞色素P450蛋白酶催化的胺類、烷烴類化合物反應(yīng)機理的理論研究.pdf

1、細胞色素P450蛋白酶作為一種萬能的催化劑被人們所熟知，它不僅參與了生物體內(nèi)諸如類固醇等內(nèi)源物的合成過程，還在諸如藥物等外源物的代謝過程中發(fā)揮了極其重要的作用。它可以參與催化種類繁多的化學(xué)反應(yīng)，包括了烷烴類化合物的羥基化反應(yīng)，醇類化合物的氧化反應(yīng)，烯烴類和芳烴類化合物的環(huán)氧化反應(yīng)，和胺類化合物及其烷基取代衍生物的脫烷基或脫氨基反應(yīng)等等。
　　本文使用密度泛函理論方法，以環(huán)己胺、N-芐基-N-環(huán)丙胺和膽固醇（簡化模型為異戊烷）為例，

2、針對細胞色素P450蛋白酶催化的脫氨基、開環(huán)抑制和羥基化三種化學(xué)反應(yīng)進行了詳細的理論計算研究。通過對各化學(xué)反應(yīng)過程中的反應(yīng)能壘、過渡態(tài)構(gòu)型、自旋密度變化以及相關(guān)的動力學(xué)同位素效應(yīng)等反應(yīng)特征的計算與分析，不僅從理論計算的角度印證了一些已知的實驗結(jié)果，還獲得了一些新的有意義的結(jié)果。
　　首先，在P450酶催化的環(huán)己胺脫氨基反應(yīng)中，針對反應(yīng)中涉及機理爭議較大的C-H鍵氧化過程，計算結(jié)果顯示該過程在四、二重態(tài)勢能面上的反應(yīng)能壘十分接近，是

3、一個典型的雙態(tài)反應(yīng)過程，并且其動力學(xué)同位素效應(yīng)值較大，符合氫原子傳遞機理的特征。此外，經(jīng)過C-H鍵氧化過程后產(chǎn)生的甲醇胺中間體需要在非酶環(huán)境中借由水分子的輔助完成最后的分解過程，脫去氨基生成氨氣和環(huán)己酮。
　　其次，針對對P450酶活性有抑制作用的N-芐基-N-環(huán)丙胺，我們對實驗中提出的各種機理假設(shè)逐一進行計算，計算結(jié)果首先排除了單電子傳遞機理的可能，進而通過論證氫原子傳遞機理與質(zhì)子耦合的電子傳遞機理的不同，揭示了抑制反應(yīng)通道中N

4、-H鍵氫提取過程中自旋密度變化的情況，證明了氫原子傳遞機理的正確性。同時，針對另一條代謝反應(yīng)通道的研究結(jié)果表明了經(jīng)由該通道不會生成對酶活性有抑制作用的活性中間體，與相關(guān)實驗結(jié)果符合，并在此過程中通過對中間體微妙結(jié)構(gòu)的分析，發(fā)現(xiàn)并計算了另一條可能的反應(yīng)路徑，為后續(xù)的實驗提供了一定的理論依據(jù)。
　　最后，針對P450酶催化的膽固醇側(cè)鏈斷裂，這一重要生理過程中前兩步連續(xù)羥基化反應(yīng)進行了理論計算研究。結(jié)果支持了實驗中關(guān)于氧化單體CpdI是