文档介绍：山东大学
博士学位论文
基于肽脱甲酰化酶结构的抗生素设计和合成研究
姓名:汤立达
申请学位级别:博士
专业:有机化学
指导教师:王建武
20060410
基于肽脱甲酰化酶结构的抗生素设计和合成研究摘要羟肟酸类、患柞t前防唷③匣睦唷⒈讲⑧蜻@嗉捌渌謇嘟峁梗渲也即革兰氏阳性、革兰氏阴性和其它三类。对比对的序列对应位置上的残基进行原核生物核糖体介导的蛋白质的合成中,在形成起始复合物之前甲硫氨酸一⋯先进行甲酰化酶催化的甲酰化,生成甲酰甲硫氨酸一“‘;在肽链合成一定阶段后,由肽脱甲酰化酶,催化脱甲酰化,然后由甲硫氨酸氨肽酶讶テ舳苯由系募琢虬彼帷k耐鸭柞;是细菌生长过程中蛋白质合成所必需的一个酶,但在真核细胞蛋白质合成中并不需要,因此,晌A钊烁行巳さ男碌目咕药物作用靶点。魑R志械愕纳毯苊魅罚渚褰峁购突钚圆课灰惨丫冉清楚,研究进展较快,我们开始研究时共有个晶体结构报道,至年初已有个晶体结构报道。目前已报道与种萍劣泄氐目股毓灿幸异羟肟酸类进展最快,虶腂琕的已进入临床研究,它们对金黄色葡萄球菌图籽跷髁终、肺炎链球菌、肠球菌和一些耐药链球菌同样有效,因此,种萍恋难芯恳丫成为了前景乐观的新的抗生素研究领域。本研究从褰峁钩龇⒔幸┪锓肿由杓疲和ü韵钟幸┪锓肿犹卣鞣植嫉研究确定设计分子的“预筛指标”,还对受体和对接方法的合理性进行了考察。从理论上提出了药物分子结构的规律,设计了多类结构的化合物,并合成了一类典型化合物。通过活性测定,说明了理论设计的合理性与有效性。为了提高理论设计的准确性,克服对接方法的不足,本研究还采用分子动力学模拟方法考察了设计化合物的结合能,通过于化合物测定活性的比较,证明了采用分子动力学模拟方法得到了得结果,有较高参考价值。本研究的主要内容摘要如下:甈序列的分类及晶体结构对所有蛄械拇硇对已经报道的鯬的序列进行了比对,根据一级结构分成三大类,了宏观性质指标ǎ杭浴⑷嵝浴⒐瓜蟛问分析,结果表明各种来源的峁股嫌薪洗蟮南嗨菩浴文献报道了个晶体和鯪测定结构,我们山东大学博士学位论文,●
差异,相同序列的酶晶体结构与峁沟牟钜旖洗蟆NA丝疾旎钚郧虻谋浠在设计药物时通常都以已知结构为基础进行。所以,本研究又分析了已知立体结构的蛄械南嗨菩裕峁砻髌渚哂薪细叩南嗨贫龋⑻褰峁箍蚣芑疽恢隆在鯬所分成的三类结构中分别选择亲源性较远的序列,在晶体结构中都可以找到与它们相似度较高的序列,表明晶体结构具有广泛的代表性。因此,基于现有的晶体结构进行药物设计得到的抑制剂,非常可能具有广谱抗菌作用,这也使得基于囊┪锷杓聘幸庖濉S靡┪锓肿犹卣髦副旰驮ど钢副通过对现有药物的分子特征描述符ǎ杭浴⒎羌浴⒂退峙湎凳氢键受体、氢键供体、分子大小、正电荷、负电荷等相关的指标辛思扑悖得到分布概率,确定了各项指标的分布范围。对常用药物的副作用进行收集整理,根据人系统和组织主要将非特异性副反应分为:血液系统、心血管,胃肠道、神经系统、。肾脏、呼吸系统、肝脏、皮肤反应等类别。分子特征符与副作用之间的统计规律大体可以概括为:极性大分子中,电荷偏多容易带肾脏、胃肠道和血液副反应;活性基团偏多的药物容易对肝脏产生毒性;结构上极性偏小、脂溶性和芳香性较大的分子容易具有过敏反应和神经系统反应。对副反应有关的指标进行关联度分析,确定了最有代表性的指标及其分布范围,最有代表性的指标包括:、、/、狥『、弧猇—、—。通过这些指标的预筛,在设计的早期就可以过滤掉许多风险很大的化合物,从而提高设计的实际效率。越邮芴迥0宓娜范选择适当的受体蛋白作为对接模板是分子设计最关键的问题之一。通过将个己知结构进行叠合,以盼狪慕峁刮参比,分析了不同结构的活性区域周围氨基酸的分布,.由此将对接模板分成了类渲类是最新报道的R运械虾蟮慕峁刮;。治隽嘶钚郧蛑卸应氨基酸残基骨干。碳的坐标差异,结果表明不同谀承┎谢洗嬖谝欢ǖ情况,选择了六个残基的。碳形成的三角柱形作为活性区域的框架,计算了框架的边长鞫栽蛹涞木嗬,结果表明,不同晶体结构的活性区域框架比较类似,晶体与峁沟牟钜煜喽越洗蟆8莼钚郧虿谢植己偷锨榭觯詈笱≡山东大学博宦畚
率较高,因此在后面的计算中我们均采用越臃椒ā虳不管和骨架区不同结构,逐步增加取代基,每步考虑的取代基主要涉及极性、几何和改动,得到核心结构。共得到了啻硇院诵慕峁辜捌渥钣殴媛桑=徊焦物:旎腔籒.〈交异嗯唑基一】甲基丁二酰胺。合成的龌了个结构代码为:、、、、、、、、、魑O乱徊蕉越蛹扑愕哪0濉越臃椒ǖ难芯比较了、等三种对接方法的结果。为了排除分子大小对芰肯畹挠跋欤ǘ越臃质辛舜恚ㄔ邮⒅卦邮⒎肿覸体积等校正,发现蚆亩越臃质敕肿恿恐浯嬖诮洗蟮南喙匦浴三种方法中椒ㄊ芑衔锓肿恿坑跋熳钚。曳直媛首罡撸行U法中越悠婪殖詖体积校正的方法受化合物分子量影响最小,且分辨如何处理都很难抵消分子大小的影响,主要考虑减