链霉菌中淀粉酶抑制剂的高通量筛选、代谢物组学分析以及构效关系研究

摘要

本课题建立了α-淀粉酶/糖苷酶抑制药物的高通量筛选模型,对3000余株土壤放线菌的代谢产物进行了高通量筛选,得到数株能够产生α-淀粉酶/糖苷酶抑制剂的天然菌株,并最终选择了一株天蓝黄链霉菌作为出发菌株,对其产生的α-淀粉酶抑制剂进行了系统分析.发现了一类具有α-淀粉酶混合型非竞争性抑制作用的阿卡他定类化合物,共描述了80个阿卡他定家族化合物的轮廓,包括15个已知化合物和65个新化合物,并确证了6个化合物,其中阿卡他定Ⅲ03是迄今发现的抑制效果最强的α-淀粉酶抑制剂,其相对抑制强度为阿卡波糖的260倍,Ki可以达到8(nM).进一步离体和体内水平的药理实验中,阿卡他定Ⅲ03表现出和阿卡波糖相同的抑制餐后血糖升高的能力,预示了作为α-淀粉酶抑制剂类新型药物具有良好的开发前景.同时对上述阿卡他定家族的生物统计学和代谢组学的研究结果显示,上述阿卡他定类的化合物是通过氨基环醇结构单元的合成,4-氨基-4,6-二脱氧葡萄糖结构单元的合成和整体分子的组装三个过程实现生物合成的,而含有9～12个糖环的阿卡他定分子是相对抑制强度最高的淀粉酶抑制剂.此外,α-淀粉酶的晶体结构与新化合物的结构生物学的分析预测显示,阿卡他定家族化合物存在着与阿卡波糖不同的淀粉酶结合特性。