二噁英类环境毒素及其抑制剂的分子对接和定量构效关系研究

摘要

伴随着人类生产生活水平的提高和人类文明的不断发展，环境污染问题日益突出。以二噁英为代表的一类持久性有机污染物对人类赖以生存的环境造成了严重的危害，成为国际社会广泛关注的焦点，特别是1999年5月比利时发生因动物饲料引起的食品二噁英污染事件后，其更是成为全球环境工作者研究的热点。 二噁英类物质(Dioxins)包括多氯代二苯并一对-二噁英(Polychlorinateddibenzo-p-dioxins，PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(Polychlorinated dibenzofurans，PCDFs)，对人体的危害主要表现在具有较强的免疫毒性、致畸性、致癌性等方面，是一种毒性较大的环境污染物质。分子生物学研究表明，Dioxins对人体的毒作用主要通过体内的一种受体蛋白——芳烃受体蛋白(aryl hydrocarbonreceptor，AhR)介导表达。Dioxins与受体AhR相互作用的强弱决定着化合物毒性的大小，如能获得化合物对AhR的亲和性，就可以了解其危害程度，从而为快速有效对毒物进行分析及控制提供条件。 黄酮类化合物是一类低分子量、广泛存在于植物界的天然成分，也是中药中一类重要的有效成分，可以从蔬菜、水果、大豆、茶叶中提取。有试验表明，在正常的饮食水平下，部分黄酮类化合物可以有效地抑制二嗯英的毒性作用。但是，我们并不清楚它的抑制机理。 本文紧密结合全球研究Dioxins毒作用生物过程的新成果，以分子生物学为基础，同源建模和分子对接的分子模拟方法为研究手段，选取了所有75个PCDDs和135个PCDFs为研究对象，同源建模得到的鼠类AhR PAS-B部位为受体，系统研究了主要二嗯英类化合物与芳烃受体蛋白的相互作用，建立了Dioxins与AHR相互作用的理论模型，得到了相互作用的AhR活性位点残基；同时，本文建立了同时考虑配体和受体以及相互作用信息的定量构效关系(quantitativestructure-activity relationship，QSAR)模型，将最低对接能量、活性位点氨基酸与配体分子间的氢键距离提取出来作为变量引入QSAR研究中，并结合一些拓扑学指数，对部分有生物活性实验数据的PCSfs)Fs进行了QSAR分析，得到了毒性和变量的QSAR模型，结果表明，Dioxins与AhR作用的氢键距离和最低对接能量变量同它们的毒性存在较好的定量构效关系，其建模的平方相关系数达到0.893，LOO交叉验证的平方相关系数达到0.825，进而为预测未知毒性Dioxins对生物体的毒作用大小奠定了理论基础。同时，本文在已有相关文献报道的基础上，同样结合分子对接和定量构效关系的方法研究了黄酮类抑制剂对AhR的抑制作用机理，结果表明，黄酮类化合物很可能是通过与Dioxins竞争结合AhR的方式来抑制AhR的转化，从而对Dioxins的毒作用起到抑制效果，并且其半数有效抑制浓度与结合后的能量变化、距离等参数存在一定的定量构效关系。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1二噁英类环境毒素及其抑制剂

1.2分子对接及定量构效关系方法研究进展

1.3本文主要研究内容

第2章二噁英类环境毒素及其抑制剂

2.1二噁英类化合物介绍

2.1.1二噁英类化合物及其特性

2.1.1全球二噁英研究进展及我国的二噁英污染现状

2.2二噁英对生物体的毒作用机理

2.3黄酮类抑制剂

2.4本章总结

第3章分子对接与定量构效关系

3.1分子对接方法介绍

3.1.1分子对接的定义及其理论基础

3.1.2分子识别和相互作用

3.1.3分子对接的两个重要因素

3.1.4 Autodock

3.2定量构效关系方法

3.2.1 2D-QSAR

3.2.2 3D-QSAR

3.2.3 PLS

3.2.4变量选择

3.3本章总结

第4章分子对接方法应用于持久性有机污染物及其抑制剂研究

4.1芳烃受体蛋白的同源建模

4.2二噁英的分子对接及定量构效关系研究

4.2.1 PCDDs/PCDFs的分子对接

4.2.2 PCDFs的QSAR研究

4.3黄酮类抑制剂的分子对接及定量构效关系研究

4.3.1黄酮类抑制剂的分子对接

4.3.2黄酮类抑制剂的QSAR研究

4.4本章总结

第5章结论与展望

5.1结论

5.2进一步工作的方向

致谢

参考文献

附录

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果