结核分枝杆菌1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶抑制剂的3D-QSAR研究及优化设计

结核分枝杆菌是导致结核病的病原体,1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶是结核分枝杆菌代谢的关键限速酶,因此被作为一个有潜力的抗菌靶点。收集了35个对结核分枝杆菌1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶(mtDXR)有体外抑制活性的膦胺霉素衍生物,运用比较分子场分析方法和比较分子相似性指数分析方法对它们进行三维定量构效关系研究,建立了相应模型。结果表明:CoMFA模型的最佳主成分值n=7,交互检验系数q^(2)=0.601,相关系数r^(2)=0.979;CoMSIA模型的最佳主成分值n=8,交互检验系数q^(2)=0.609,相关系数r^(2)=0.983。数据显示所建模型拥有较为可靠的预测能力。同时,利用分子对接进一步考察膦胺霉素类小分子抑制剂和靶点活性部位氨基酸残基的非键作用,结合3D-QSAR等势图,明确了该类化合物分子结构上可供加工和优化的区域,进而设计出14个全新的膦胺霉素衍生物,并对它们进行活性预测,得到了拥有更高预测活性的新化合物27m,为mtDXR抑制剂的进一步开发提供了理论依据和重要参考。

植物萜类合成酶1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶的分子结构特征与功能预测分析

采用生物信息学的方法和工具对已在GenBank上注册的拟南芥、玉米、岩蔷薇、水稻、黄花蒿、亚麻等植物的萜类合成酶1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶的核酸及氨基酸序列进行分析,并对其组成成分、转运肽、跨膜拓朴结构域、疏水性/亲水性、蛋白质二级及三级结构、分子系统进化关系等进行预测和推断。结果表明:该类酶基因的全长包括5′、3′非翻译区和一个开放阅读框,无跨膜结构域,是一个具转运肽的亲水性蛋白,包括两个功能DXR结合motif及两个功能NADPH结合motif,α-螺旋和不规则卷曲是蛋白质二级结构最大量的结构元件,β-转角和β-折叠散布于整个蛋白质中,蛋白质的功能域在空间结构上折叠成“V”形,“V”形的两臂由N-端与C-端构成,“V”形的底部,是N-端臂与C-端臂的结合域。

植物萜类合成酶1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原酶研究进展

综述了近年来植物萜类合成酶1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原酶(DXR)的研究进展,指出DXR是萜类物质生物合成途径中的关键酶,从植物中克隆出的DXR基因结构相似,表达于植株的大部分器官中;它们大多与植物体内萜类物质的合成有关,植株体内上调DXR基因有可能增加萜类物质的含量。

基于CRISPR/Cas9技术的烟草NtDXR基因敲除及功能分析

为研究烟草5-磷酸脱氧木酮糖还原异构酶(1-Deoxy-D-xylulose-5-phosphate reductoisomerase,DXR)基因的表达模式和功能,从普通烟草(Nicotiana tabacum)品种红花大金元中克隆了NtDXR基因,并通过荧光定量PCR技术分析了NtDXR在红花大金元不同发育时期、不同组织中的表达模式。同时利用CRISPR/Cas9技术构建了NtDXR敲除载体,获得了DXR基因突变的植株。结果表明:NtDXR基因在花中的表达量最高,在雌蕊和叶中次之;利用CRISPR/Cas9系统定点敲除NtDXR基因后,检测目的基因靶位点序列发现有碱基的插入、缺失与置换,并且部分T_0代转基因阳性植株呈现白化表型,暗示NtDXR基因在烟草叶绿素等色素合成过程中起重要作用,推测NtDXR基因的突变能阻断烟草质体色素的合成。

1-脱氧-D-木酮糖醇-5-磷酸还原异构酶(DXR)作为新的药物靶点的研究进展

植物、藻类和细菌等可利用2C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸(MEP)途径生物合成类异戊二烯前体异戊酰焦磷酸(IPP)及其异构体二甲烯丙基焦磷酸(DMAPP)等生长所必须的前体,因此MEP途径作为除草剂、抗菌药物和抗疟疾药物的药物靶点可用于新药开发。其中MEP途径中的第二个酶1-脱氧-D-木酮糖醇-5-磷酸还原异构酶(DXR)是研究最为广泛的靶点,膦胺霉素即为该酶的抑制剂。本综述主要介绍MEP途径、DXR及其抑制剂的研究进展。

杧果中DXR基因的鉴定及与其他果树的比较分析

1-脱氧-D-核酮糖5-磷酸还原酶(1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate reductoisomerase, DXR)是2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸(2-C-Methyl-D-erythritol-4-phosphate, MEP)途径的一个关键酶。本研究以杧果DXR基因作为研究目标,通过BLASTP方法获得了甜樱桃、白梨、西洋梨、苹果、桃子、枇杷、金钱橘、甜橙、葡萄、软枣猕猴桃、榴莲、枣、番木瓜、小果野蕉、凤梨的DXR基因的蛋白序列,共18条序列,对其进行了保守结构域、保守基序、系统发育、理化性质、蛋白二级结构分析等研究。保守结构域及保守基序分析结果表明:杧果DXR蛋白包含一个PLN02696结构域,保守结构域内包含5个motif,其宽度、排列顺序与其他15种果树均相同,说明DXR基因家族具有高度保守性。系统发育分析结果显示:单子叶植物纲与双子叶植物纲的DXR基因分别形成了分支,推测在进化过程中DXR基因的分化至少在双子叶植物纲和单子叶植物纲形成之前。理化性质分析及蛋白二级结构分析结果显示:所有蛋白均为酸性、无信号肽蛋白,稳定性蛋白占38.9%,亲水性蛋白占44.4%,杧果DXR蛋白为稳定的亲水性蛋白;杧果DXR蛋白的二级结构主要结构元件是无规则卷曲、α-螺旋。本研究为进一步研究杧果DXR基因在萜类合成途径中的作用提供理论支持。