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开发高效、低毒、无污染的新型农药,建立与之相应的抑制剂生物活性分析方法和筛选平台是当前新农药创制的关键问题之一。SPR技术具有实时、免标记、高灵敏、高通量等优势,可以广泛应用于生物相互作用研究领域,获取丰富的相互作用数据(包括动力学及亲和力)。结合该技术进行小分子与靶标酶相互作用研究,建立抑制剂离体活性分析方法及化合物筛选平台具有重要意义。
本文以D1蛋白酶(CtpA)和乙酰胆碱酯酶(AChE)为靶标酶,基于SPR技术,围绕生物分子相互作用研究和抑制剂生物活性筛选开展了以下几方面工作:
1.D1蛋白酶与其模拟底物24肽相互作用动力学研究
在优选的抗非特异性蛋白吸附基底上,分别固定酶或模拟底物24P,对两种情况下D1蛋白酶与多肽的直接相互作用进行了研究,分别获取了酶与24P相互作用数值,便于深入理解该生物过程具体作用信息,对后期抑制剂导向合成、结构优化及生物活性检测奠定基础。同时,本章中所用的金纳米信号放大、多肽导向固定、抗非特异性吸附界面构建等策略在以后章节中时有应用。
2.D1蛋白酶抑制剂先导化合物筛选及其与靶标酶相互作用研究
选取组内合成的18个D1蛋白酶抑制剂先导化合物,利用溶液抑制法进行初步筛选。随后选取初筛结果中抑制率较高的两种化合物(DK-21、XF-c),用界面竞争法进一步研究这两种抑制剂与酶的相互作用,获取相互作用动力学数值,对于定量理解相互作用程度、构效关系及化合物衍生改造具有重要意义。3.D1蛋白酶与其抗体相互作用动力学研究
基于BIAcoreSPR相互作用仪,分别研究了三种D1蛋白酶抗体与酶的相互作用。优选出与酶具有较强亲和力的抗体(A0),并对A0和24P与酶的竞争作用进行研究,结果表明A0和24P与酶的结合位点相同,证实了抗体应用于后续抑制剂活性分析及筛选的可行性。
4.氨基甲酸酯抑制剂与乙酰胆碱酯酶相互作用动力、热力学研究及应用
将组内自合成的具有组装功能的氨基甲酸酯抑制剂(3O-In)固定于芯片表面,利用SPR技术对它与AChE相互作用动力学、热力学进行研究。随后,基于竞争法进行氨基甲酸酯类商品化抑制剂的生物活性分析,建立模型用于抑制剂筛选。