《基於NMR和計算模擬的II相代謝酶UGT代謝機制研究》是依託浙江大學，由陳建忠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於NMR和計算模擬的II相代謝酶UGT代謝機制研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：陳建忠
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
UGT酶在藥物代謝和排毒中起關鍵作用，是最重要的II相代謝酶。本項目將開展基於NMR和計算模擬的UGT藥物代謝作用機理的研究。首先運用HPLC/SPE/NMR/MS進行UGT代謝產物的完全結構解析，確定黃酮類化合物參與葡萄糖醛酸化反應酚羥基的位置，基於此化學信息以及UGT對UDPGA結合起關鍵作用的胺基酸和催化胺基酸等生物學信息，根據UGT的同源蛋白模型，計算模擬UGT-化合物-UDPGA三位複合物的結構模型，同時運用量子化學從頭計算研究反應過渡態，探索UGT代謝酶的作用機制和反應機理，根據複合物模型，開展胺基酸定點突變研究確定UGT酶結合黃酮類化合物的活性作用位點。然後結合基於蛋白和基於配體的藥物設計方法，運用化合物的活性構象和理化參數，建立預測效果好的藥物分子II相代謝QSAR模型。
結題摘要
UGT酶在藥物代謝和排毒中起關鍵作用，是最重要的II相代謝酶之一。本項目開展基於NMR和計算模擬的UGT藥物代謝作用機理的研究。首先運用HPLC/SPE/NMR/MS進行UGT代謝產物的完全結構解析，確定黃酮類化合物參與葡萄糖醛酸化反應酚羥基位點，基於此化學信息以及UGT對UDPGA結合起關鍵作用的胺基酸和催化胺基酸等生物學信息，根據UGT的同源蛋白模型，計算模擬UGT-化合物-UDPGA三位複合物的結構模型，同時運用量子化學從頭計算研究反應過渡態，探索UGT代謝酶的作用機制和反應機理。同時，我們開展了兒茶酚-O-甲基轉移酶催化機理及代謝特性研究。兒茶酚-O-甲基轉移酶（COMT，EC 2.1.16）在滅活含有兒茶酚結構的神經遞質中起到關鍵性作用。基於COMT的晶體結構，運用分子動力學模擬、QM/MM計算等理論計算方法，對COMT催化的黃酮分子槲皮素和木犀草素甲基化區域選擇性進行了探究，並分別從熱力學角度和反應動力學角度對蛋白-黃酮相互作用和甲基化反應過程進行了綜合的討論。在本研究中，我們還利用理論計算的方法研究了長鏈L-α-羥基酸氧化酶催化L-乳酸分子氧化的分子機制。分子動力學模擬表明，L-乳酸與來自晶體結構的LCHAO模型結合時，氫負離子轉移機理對應的結合模式可穩定存在，而碳負離子機理結合模式則相反。QM/MM計算得到了催化體系反應物、過渡態、產物結構。量子化學研究顯示，LCHAO催化的L-乳酸氧化應遵循氫負離子轉移機理，而碳負離子機理則難以進行。此外，對於野生型和Y129F突變型LCHAO進行的分子動力學模擬、結合自由能分析和QM/MM計算結果證實，活性中心關鍵殘基Tyr129並不會影響L-乳酸與LCHAO的親和性，但其可通過與氫鍵作用在L-乳酸的催化過程中起著重要的作用。
