甾醇14α-去甲基化酶(CYP51)的研究进展

甾醇14α-去甲基化酶(CYP51)是分布最广的细胞色素P450家族成员,是生物甾醇合成过程中的关键酶。故CYP51不仅是细胞色素P450蛋白结构、功能、结构与功能关系等研究的模板,而且是重要的降胆固醇药物、抗真菌药物和除草剂作用靶标,具有重要的经济价值。以下就CYP51家族的序列特征、功能(生理功能和生化特征)、结构、结构与功能的关系、CYP51活性的抑制等方面的研究进展进行了综述。并对CYP51抑制剂的研究局限方面进行了讨论,探讨了CYP51抑制剂设计开发的相关问题。

基于真菌14α-去甲基化酶的非氮唑类抗真菌先导化合物的设计、合成及其体外抗真菌活性研究

基于真菌羊毛甾醇14α-去甲基化酶(CYP51)活性位点的三维结构设计并合成了新型四氢异喹啉类抗真菌先导化合物.体外抗真菌活性研究显示:设计的先导化合物具有较好的抗真菌活性.其中化合物5f和5g对于5种测试菌的抗真菌活性强于或相当于对照药物氟康唑.先导分子通过与靶酶活性腔氨基酸残基的非共价键结合产生抗真菌作用,避免与血红素辅基Fe原子发生配位结合,为一类具有新作用机理的非氮唑类抗真菌先导化合物.本研究为抗真菌药物研究提供了新的结合方式及结构类型.

唑类耐药白色念珠菌羊毛甾醇14α-去甲基化酶基因的研究

目的探讨白色念珠菌羊毛甾醇14α-去甲基化酶(CYP51)基因突变与对唑类抗真菌药物耐药的关系,从分子水平了解其耐药机制。方法纸片扩散法和NCCL公布的M-27方案测定耐药株对氟康唑和伊曲康唑的MIC;设计引物,PCR扩增唑类耐药白色念珠菌的CYP51基因;扩增产物测序并与Genbank序列相比较分析。结果扩增产物测序分析表明,成功扩增到白色念珠菌CYP51基因。与X13296株序列相比较,两个耐药株都存在有意义突变和无意义突变。两株菌共有22个碱基突变。与以往报道的相同,突变发生氨基酸替换的有F105L、K128T、Y133H、T199I、R267H、G464S和G467K。其中,两株菌都有Y132H和G467K突变。F71L、W244R、T311N和T352I为新发现的突变,未见报道。同时,也发现了9个未发生氨基酸替换的突变。结论白色念珠菌对唑类抗真菌药物的耐药与CYP51基因突变有关,且为多位点突变。

白念珠菌H310D突变型14α-去甲基化酶的克隆、表达及活性的初步研究

利用错配内部引物 ,采用重组PCR方法获得H31 0D突变型白念珠菌 1 4α 去甲基化酶(CYP5 1 ) ,构建H31 0D突变型CYP5 1蛋白的表达载体pYCYP5 1M ,转化进入酵母菌INVSC - 1中 ,半乳糖诱导蛋白的表达 ,微量液基稀释法测定表达野生型及突变型CYP5 1蛋白的宿主酵母菌对氟康唑的MIC。表达的CYP5 1蛋白占微粒体蛋白酶系的 1 5 % ;表达突变蛋白的酵母菌MIC值是表达野生蛋白的酵母菌MIC值的 2倍。CYP5 1蛋白H31 0D的突变导致表达突变蛋白的酵母菌对氟康唑MIC的升高 ,证明H31 0残基对CYP5 1蛋白与氟康唑的结合有一定作用 ,为研究新型抗真菌前导化合物寻找新的靶点。

白色念珠菌14α-去甲基化酶基因点突变的研究

目的探讨白色念珠菌羊毛甾醇14α-去甲基化酶(CYP51)基因突变与对唑类抗真菌药物耐药的关系。方法纸片扩散法和NCCL公布的M-27方案测定耐药株对氟康唑和伊曲康唑的MIC;PCR扩增唑类耐药白色念珠菌的CYP51基因,产物测序并与Genbank序列相比较。结果测序分析表明,成功扩增到白色念珠菌CYP51基因,与Genban中X13296株序列相比较,两个株都存在有意义突变和无意义突变。与以往报道的相同,突变发生氨基酸替换的有F105L、K128T、Y132H、T199I、R267H、G464S和G467K。其中,两株菌都有Y132H和G467K突变。F71L、W244R、T311N和T352I为新发现的突变,未见报道。同时,也发现了9个未发生氨基酸替换的突变。结论白色念珠菌对唑类抗真菌药物的耐药与CYP51基因突变有关,且为多位点突变。

烟曲霉羊毛甾醇14α-去甲基化酶的三维同源结构建模及其分子对接研究

探究烟曲霉羊毛甾醇14α-去甲基化酶活性位点的结构特征.首次采用同源建模的方法构建了烟曲霉羊毛甾醇14α-去甲基化酶的三维结构,并通过Ramachandran和Profile-3D图验证了模型的可靠性.然后,利用已知的共结晶配体结构,准确定位了14α-去甲基化酶的活性位点,让伏立康唑与靶点进行对接.通过柔性分子对接方法首次阐明了14α-去甲基化酶抑制剂与靶酶活性位点的相互作用模式,明确了14α-去甲基化酶与该类抑制剂结合时起重要作用的氨基酸残基.本研究为基于烟曲霉14α-去甲基化酶三维结构的药物靶点设计提供重要的参考信息,同时也为抗真菌药的发展奠定坚实的理论基础.

新型1,2,3,4-四氢异喹啉类化合物的合成及抗真菌活性研究

目的：设计合成新型四氢异喹啉类抗真菌化合物。方法：以3，4，5-三甲氧基苯乙胺为起始原料，经Pictet—Spengler反应、中和反应、取代反应、酸性裂解等反应合成目标化合物，并进行体外抗真菌活性研究。结果：设计合成了12个新型四氢异喹啉类化合物，12个目标化合物均为首次报道。所有目标化合物均有抗真菌活性，其中化合物6～8、10～12对4种测试菌的抗菌活性均强于或相当于氟康唑。结论：设计合成的目标分子是一类新型的抗真菌化合物。此类化合物具有进一步研究开发的价值。

核素掺入研究氟康唑对真菌麦角甾醇生物合成的影响

目的 :用核素掺入结合放射自显影和液体闪烁计数方法 ,研究抗真菌药物氟康唑对真菌麦角甾醇生物合成的影响。方法 :取新鲜培养的新生隐球菌标准株分别与不同浓度氟康唑预培养 1 0 min后 ,加 [1 - 1 4C]乙酸钠振荡培养 3h,经皂化、提取、薄层展开 ,使角鲨烯、羊毛甾醇和麦角甾醇等分离后 ,用液体闪烁计数法测定上述各成分中 1 4C的掺入量 ,并计算药物对真菌麦角甾醇生物合成的半数抑制浓度 (IC50 )。结果 :在空白对照组中 ,1 4C主要掺入麦角甾醇 ,而经氟康唑作用后 ,真菌的麦角甾醇生物合成受阻 ,1 4C在麦角甾醇中的掺入减少 ,但在羊毛甾醇及其上游成分角鲨烯环氧化物中的积累增多 ,其含量变化均呈剂量依赖性。氟康唑对真菌麦角甾醇生物合成的 IC50 为 32 .1 7nmol/L。结论 :核素掺入法能定量考察羊毛甾醇 1 4 α-去甲基化酶抑制剂氟康唑对羊毛甾醇去甲基化反应的抑制作用 。

酵母菌Y12667 ERG11基因删除及验证研究

采用同源重组的方法删除酵母菌Y12667内源ERG11基因,并用PCR、Western、细胞计数和GC-MS的方法分别在基因水平、蛋白水平、细胞水平和功能代谢水平进行验证.结果表明,本研究成功删除了酵母菌Y12667内源ERG11基因,该基因删除菌能稳定表达外源性白念珠菌ERG11基因的同源蛋白.因此,该基因删除菌可作为下一步靶酶蛋白功能研究的基因工程表达操作菌.

新型四氢萘类化合物合成及体外抗真菌活性研究

根据真菌羊毛甾醇14α-去甲基化酶的三维结构模型设计、合成了48个新型四氢萘类化合物,所有化合物的结构经过IR,1H NMR和MS确证.体外抗真菌活性研究表明所有化合物对7种临床致病真菌都有抗真菌活性,特别是化合物18,21,22,24的抗真菌活性最强.对接研究显示设计的先导化合物与靶酶活性腔中氨基酸功能残基结合,作用模式不同于氮唑类化合物.结果表明新型四氢萘类化合物是一类全新结构类型的抗真菌化合物.

三氮唑类化合物基于人克氏锥虫病原体CYP51分子对接研究

为研究三氮唑类化合物对人类克氏锥虫病原体CYP51(甾醇14α-去甲基化酶)的分子对接作用机制,以甾醇14α-去甲基化酶(CYP51)为靶点,将已有的29个三氮唑类化合物作为配体,利用计算机辅助药物设计技术,通过Sybyl软件中的SurFlex模块进行了分子对接.结果表明:所测得29个化合物其对接打分大多数优于阳性对照氟康唑,优势构象表明这些三氮唑类化合物均能通过三氮唑环的N原子与靶点活性位点铁卟啉中心铁离子形成稳定螯合键.

结合光谱法在DMIs类杀真菌剂筛选中的应用

为建立一种快捷和准确的方法用于新型杀真菌剂的筛选,以外源表达的稻瘟菌羊毛甾醇14α-去甲基化酶为靶酶,以市售烯唑醇、戊唑醇、三唑醇、三唑酮为DMIs类杀真菌剂代表,分析了靶酶活性、靶酶纯度和靶酶浓度对二者结合光谱的影响,并与生物测试结果比较分析其可靠性。结果表明靶酶的高活性、无其他P450干扰和合适的靶酶浓度是获得准确结合光谱的必要条件。烯唑醇、戊唑醇、三唑醇、三唑酮与靶酶结合常数(Kd)分别为0.143μmol/L、0.24μmol/L、0.257μmol/L、0.307μmol/L,该结果与其对稻瘟菌生长抑制能力(120h-EC50)显著相关,证明结合光谱法可作为一种简便可靠的DMIs类杀真菌剂筛选方法。

抗真菌药物靶标及其抑制剂的研究进展

目的综述抗真菌药物靶标及其抑制剂的研究进展。方法本文结合自身研究工作,分析近5年文献,总结抗真菌药物靶标及其抑制剂的最新进展。结果β-1,3-葡聚糖合成酶、羊毛甾醇14α-去甲基化酶、N-肉豆蔻酰基转移酶和分泌型天冬氨酸蛋白酶是目前研究最为集中的抗真菌药靶,其抑制剂显示了良好的新药开发前景。结论优化现有药物化学结构和发现全新作用机制的先导化合物,对研发新一代抗真菌药物具有重要意义。

新型杀菌剂fluoxytioconazole的合成与杀菌活性

[目的]探索fluoxytioconazole在农业中真菌防治领域的应用前景。[方法]以4-氟苯腈为原料,经7步反应制得目标化合物fluoxytioconazole,并对其杀菌活性进行测试。选取真菌甾醇-14α-去甲基化酶(CYP51)与目标化合物进行分子对接。[结果]杀菌活性测试结果表明,质量浓度为3.125 mg/L下,fluoxytioconazole对小麦白粉病的防效高达93%,对大豆锈病的防效高达98%,抗菌活性表现良好。分子对接结果表明,fluoxytioconazole与受体蛋白之间存在氢键、疏水作用,具有较强的亲和力。[结论]Fluoxytioconazole在农业真菌防治领域具有十分广阔的应用前景。

新型哌嗪并[2,1-a]异喹啉类化合物合成及抗真菌活性的研究

设计、合成了36个新型哌嗪并[2,1-a]异喹啉类化合物,并测试了其体外抗真菌活性.结果表明所有化合物对5种临床致病真菌都有抗真菌活性.其中化合物5h,5j～5l,6g～6k和6l对除白念菌外的4种测试菌的抗真菌活性强于或相当于对照药氟康唑;特别是大多数目标化合物对于氟康唑无效的薰烟曲霉菌显示出较好抗真菌活性.对接研究显示所设计的目标化合物与靶酶活性腔中氨基酸功能残基结合.结果表明新型哌嗪并[2,1-a]异喹啉类化合物是一类全新结构类型的抗真菌化合物,为抗真菌药物研究提供了新的结构类型.

抑霉唑、咪鲜胺与指状青霉CYP51的结合模式及交互抗性机制分析

为解析指状青霉Penicillium digitatum对抑霉唑和咪鲜胺的抗性机制和交互抗性机制,基于指状青霉甾醇14α-去甲基化酶(sterol 14α-demethylases,CYP51)CYP51A和CYP51B的氨基酸序列,采用同源建模的方法构建其三维结构,根据已报道的可能与抑霉唑抗性相关的突变位点CYP51A-Y308H及与咪鲜胺抗性相关的突变位点CYP51B-Y136H、CYP51B-Q309H和CYP51BF506I构建突变模型,采用分子对接法分析其突变前后与抑霉唑、咪鲜胺的结合模式,并进行氨基酸序列保守性分析。结果显示,抑霉唑和咪鲜胺与指状青霉CYP51的结合无特异性,两者均能与其CYP51A和CYP51B结合。指状青霉的CYP51A-Y308氨基酸残基及CYP51A-Y308H突变体氨基酸残基均不能与抑霉唑和咪鲜胺形成相互作用力,说明该突变与指状青霉对抑霉唑和咪鲜胺的抗性无关。指状青霉的CYP51B-Y136H突变导致其与咪鲜胺和抑霉唑的亲和力下降;指状青霉的CYP51B-Y136氨基酸位于CYP51B蛋白的保守区域,其产生的与咪鲜胺和抑霉唑抗性相关的随机突变在药剂选择压力下的分布频率可能逐渐上升。表明指状青霉CYP51B-Y136氨基酸突变可能是其对咪鲜胺及抑霉唑产生抗性及交互抗性的原因之一。

喷雾诱导沉默CYP51和Sdh基因对禾谷丝核菌生长和致病性的影响

由于缺少稳定的遗传转化体系,丝核菌致病相关基因的功能研究受到严重限制。本研究以防治丝核菌病害的常用杀菌剂靶标基因CYP51和Sdh为目标基因,体外合成禾谷丝核菌CYP51的3个同源基因以及Sdh的B、C、D亚基基因的dsRNA,采用喷雾诱导基因沉默(spray-induced gene silencing, SIGS)方法研究这6个基因产生的dsRNA对病菌生长和致病性的影响。结果表明,外源施加靶标基因dsRNA对禾谷丝核菌的生长和致病性均有抑制作用。在被侵染的大麦叶片上,外源dsRNA能够显著抑制病菌中对应基因的表达。100 ng·μL-1浓度的RcCYP51-3-dsRNA在大麦叶片上抑菌效果较为显著,且可以同时抑制3个RcCYP51同源基因的表达;RcSdhD-dsRNA同样可以抑制RcSdh三个亚基的基因表达,在50 ng·μL-1浓度时抑菌效果最好。本研究探索了一种抑制禾谷丝核菌基因表达的方法,为使用SIGS方法研究丝核菌基因功能打下基础。

白色念珠菌CYP51蛋白功能性氨基酸残基定点突变、蛋白表达及活性测定

实验设计了白色念珠菌CYP51蛋白功能性氨基酸残基突变体Y118A、Y118F、Y118T、S378A、S378T、H310A、H310R,并转入基因工程菌D12667中表达。用Western及紫外分光光度法定性、定量检测蛋白,用GC-MS法测定蛋白代谢活性。结果表明,成功表达目标蛋白,蛋白诱导表达量接近微粒体蛋白总量的25%。活性测定表明,表达的野生型蛋白保持其对天然底物的代谢能力;相较于野生型蛋白,突变体蛋白代谢活性不同程度改变,最多可下降1/2左右。因此,本研究中成功表达了野生型和突变型CYP51蛋白,表达的蛋白保留了对天然底物的代谢活性。

病原性曲霉三唑类药物耐药机制的研究进展

近年来随着免疫抑制人群的不断增加,侵袭性曲霉病的发病率不断增高。然而随着三唑类药物在临床上的广泛使用,病原性曲霉对三唑类药物的耐药率逐渐增加,是临床治疗重大挑战。文中综述了病原性曲霉对三唑类药物耐药机制的研究进展。曲霉对三唑类药物的耐药机制主要包括cyp51的突变与过表达、药物外排泵的过表达、应激适应通路的激活、生物膜的形成,以及脂质合成相关基因参与而导致的耐药。