HPPD抑制剂的研究进展

对新型除草剂对羟苯基丙酮酸双氧化酶 (HPPD)抑制剂的发现过程、作用机制、结构特征。

对羟苯基丙酮酸双加氧酶的研究进展

农药作用靶标或作用机制的创新是农药科学研究需要解决的关键科学问题之一。对羟苯基丙酮酸双加氧酶(4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase,HPPD)是生物体酪氨酸代谢途径中的关键酶,在不同的生物体内参与的代谢路径不同。前期的研究表明,HPPD抑制剂在医药和除草方面发挥了较大的作用,而近期的研究发现其在抑菌和杀蚊等方面也表现出了潜在的应用价值。本文概述了HPPD在不同生物体中的生理功能,介绍了HPPD在人、植物、吸血节肢动物、真菌体内参与的代谢过程,总结了不同种属来源HPPD的三维结构,概述了HPPD作为靶标在医药以及农药(除草、杀虫、杀菌等)方面的研究现状并进行了展望。

深海细菌Pseudomonas sp.bIp-2黑色素生成条件研究及其hppD基因的克隆

从大西洋深海沉积物中分离得到1株产黑色素细菌b Ip-2,16S rRNA基因序列分析表明该菌隶属于假单胞菌属（Pseudomonas）,与施氏假单胞菌（P.stutzeri）有最高的16S rRNA基因序列相似性（99%）.进一步对该菌的生长及产黑色素条件进行了初步研究,结果表明b Ip-2在稳定生长期后期才开始大量积累黑色素;b Ip-2可在4～37℃的温度范围下生长,最适生长温度为37℃,在28℃具有最高的黑色素产量;b Ip-2生长的pH范围偏碱性,在p H=7的最适生长条件下黑色素产量最高,同时碱性环境有利于黑色素的快速形成;b Ip-2可以在1%～9%的NaCl浓度范围中生长,在5%的NaCl浓度下具有最高的黑色素产量;低浓度的Fe^2＋（0.05 mmol/dm^3）可以提高黑色素的产量,Fe^2＋浓度≥0.20 mmol/dm^3时明显抑制黑色素的生成,而Fe^2＋浓度为1.00 mmol/dm^3时可完全抑制菌株的生长;低浓度的Cu^2＋（0.1 mmol/dm^3）对黑色素的产量无明显影响,Cu^2＋浓度≥0.5mmol/dm^3时可抑制黑色素的生成,而Cu^2＋浓度超过1.0 mmol/dm^3时可完全抑制菌株的生长.通过PCR扩增获得菌株b Ip-2的对羟苯基丙酮酸双加氧酶（hydroxyphenylpyruvic acid dioxygenase,HPPD）全长基因（1087 bp）,分析发现其编码的HPPD蛋白序列（含361氨基酸）与来自菌株Pseudomonas stutzeri RCH2的HPPD蛋白序列具有最高的同源性（序列相似性为97%）.这些结果为深入研究该细菌所产黑色素的合成,应用及生态作用奠定了基础.

申克孢子丝菌4Hppd基因结构功能的生物信息学分析

目的:初步预测及分析申克孢子丝菌(Sporothrix schenckii,Ss.)对羟苯基丙酮酸双加氧酶基因(4Hppd)编码蛋白的结构和生物学功能特征。方法:应用生物信息学在线工具预测分析Ss.4Hppd编码蛋白的理化性质及功能特征。结果:Ss.4Hppd基因编码蛋白含对羟苯基丙酮酸双加氧酶保守域,由477个氨基酸构成,理论分子量为52.0 kD,等电点为5.98,半衰期较长,该蛋白为非分泌蛋白,定位于线粒体中。其二级结构以无规则卷曲及α-螺旋为主,另外还存在乙二醛酶功能域及丰富的磷酸化位点,与其他致病真菌同源蛋白有较高的相似度。结论:预测Ss.4HppD位于线粒体中,具有乙二醛酶功能域结构功能特点及丰富修饰位点,可为其表达、晶体结构分析及小分子抑制剂开发提供参考。

高效液相色谱-串联质谱法同时测定谷物中10种HPPD抑制剂类除草剂及其代谢物

[目的]建立高效液相色谱-串联质谱法同时测定谷物(小麦、玉米、糙米)中10种HPPD抑制剂类除草剂及其代谢物的方法。[方法]样品经体积分数为3%甲酸水溶液浸润,乙腈提取,乙二胺-N-丙基硅烷和十八烷基硅烷键合硅胶净化,高效液相色谱-串联质谱测定。[结果]10种HPPD抑制剂类除草剂及其代谢物在1.5~100μg/L质量浓度范围内呈现良好的线性关系,定量限为0.01 mg/kg,3个添加水平(0.01、0.03、0.1 mg/kg)下,在3种谷物基质中平均回收率为74.3%~112.7%,相对标准偏差小于8.7%。[结论]该方法简便高效、准确度高、精密度好,适用于谷物中10种HPPD抑制剂类除草剂及其代谢物的测定。

三酮类除草剂的研究新进展

介绍了三酮类除草剂的研究和开发状况,包括它的研究开发历程、已商品化的品种。着重研究了关于此类化合物的专利申请情况,特别是2000年以后的研究开发趋势,探讨了三酮类结构特点、概述了构效关系的研究。

对羟苯基丙酮酸双氧化酶抑制剂的研究进展

本文对对羟苯基丙酮酸双氧化酶抑制剂(HPPD)的发现、作用机制、结构与活性、合成方法及主要新品种加以概述。

黄连对羟苯基丙酮酸双加氧酶的原核表达和酶学性质

为了研究黄连对羟苯基丙酮酸双加氧酶(CjHPPD)的功能和性质,在E.coli中异源表达其编码cDNA得到了重组的CjHPPD.经HPLC和LC-MS检测确定重组CjHPPD具有催化对羟苯基丙酮酸形成尿黑酸的酶活性.酶学特性分析表明,CjHPPD催化尿黑酸形成的最适pH值为6.5,产物尿黑酸的积累至少在反应开始10min内随时间呈线形增长,最适反应温度为30℃.以ρ-HPP为底物进行底物亲和性分析表明,CjHPPD符合Michaelis-Menten动力学曲线,Km值为43.2μmol/L.结果表明,CjHPPD的Km值明显高于其他已报道的植物HPPD的Km值,高Km使得CjHPPD具有较强除草剂抗性.

对羟基苯基丙酮酸酯双氧化酶抑制剂的研究进展

简要的介绍了新型除草剂对羟基丙酮酸酯双氧化酶（ＨＰＰＤ）抑制剂的研究进展，文中涉及到此类除草剂作用的特点、化学结构、生物活性及合成方法等。

大豆对羟苯丙酮酸双加氧酶基因的克隆与表达分析

采用电子克隆与实验克隆结合的方法获得了大豆对羟苯丙酮酸双加氧酶基因的cDNA序列,GenBank登录号为EF608178。利用多种生物信息学工具分析了该cDNA序列及其编码的蛋白质序列,分析了其启动子特征和电子表达谱。结果表明:该cDNA序列含有1个编码443个氨基酸的完整的开放读码框,3′端具有2个加尾信号和polyA尾巴。启动子区除含有通用核心元件外,还含有许多与光反应有关的作用元件;不同物种之间对羟苯丙酮酸双加氧酶的氨基酸序列同源性较高;该基因在光合作用和贮藏器官中的表达量高。

对羟基杏仁酸合成酶三维结构模建及其与底物的分子对接研究

以对羟基苯丙酮酸双氧化酶(HPPD)的晶体结构为模板,利用同源模建方法构建了与其高度同源、底物相同但催化功能存在明显差别的对羟基杏仁酸合成酶(HMS)的三维结构,并对模建结构的合理性进行了分析.在模建结果的基础上,对HPPD和HMS分别与底物羟苯基丙酮酸(HPP)进行分子对接计算,比较了二者结合模式的异同,为两种同源酶在催化方面差异性的合理阐释提供了一些有益的信息.

农药中色素合成抑制剂的研究和应用进展

光合作用在植物的生长过程中起着至关重要的作用,以光合色素生物合成过程中的酶作为靶标,是研发除草剂的一个重要方向和热点。其中原卟啉原氧化酶(PPO),八氢番茄红素去饱和酶(PDS),ζ-胡萝卜素去饱和酶(ZDS),对羟苯基丙酮酸双氧化酶(HPPD)等作为除草剂靶酶非常成功。本文综述了近年来农药中色素合成抑制剂的作用机制及最新应用进展,并展望未来的发展趋势。

有效防除麦田抗性杂草荠菜的新型除草剂——双唑草酮

双唑草酮为中国创制的新型对羟基苯基丙酮酸双氧化酶(HPPD)抑制剂类除草剂,已于2018年取得中国农药登记。为了测定其对麦田抗性杂草荠菜的除草效果,共采集了36个荠菜种群,其中1个敏感种群采自未施用过除草剂的路边,其他35个疑似抗性种群均采自于中国苯磺隆使用历史超过20年的冬小麦田。在温室中采用整株盆栽法测定了荠菜种群对双唑草酮、苯磺隆、双氟磺草胺、甲基二磺隆、唑草酮和2甲4氯的抗性水平。结果表明,有28个种群对苯磺隆产生了抗性,其中种群K16009、K17005、15053和17003表现出高水平抗性。这4个种群对其他除草剂的交互抗性检测试验表明:种群K16009、K17005和15053对双氟磺草胺和甲基二磺隆表现出高水平交互抗性,其抗性指数范围为25-321,其GR50值远高于供试药剂登记的田间推荐剂量;而上述4个抗性种群对双唑草酮、唑草酮和2甲4氯均较为敏感,其GR50值均低于供试药剂登记的田间推荐剂量。唑草酮和2甲4氯也可用于小麦田抗性荠菜种群的防治,但该类药剂对施药时间要求较为严格。本研究结果表明,双唑草酮可有效防除对乙酰羟基酸合成酶(AHAS)类除草剂已经产生抗性的荠菜。

对羟基苯基丙酮酸双氧化酶及其抑制剂的研究进展

对羟基苯基丙酮酸双氧化酶(4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase,HPPD)是一种亚铁非血红素酶,在酪氨酸分解代谢中起到重要作用.本文综述了除草剂的新靶标HPPD及相关抑制剂的结构、活性以及作用机制.综述了HPPD作用机理的相关研究,并对该领域的发展方向做了展望.

表达人源HPD基因对酿酒酵母孢子壁二酪氨酸层正确组装的干扰

研究人类基因4-羟苯丙酮酸二加氧酶(4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase,HPD)的表达对酿酒酵母( Saccharomyces cerevisiae )产孢过程及酵母孢子壁组装的影响。将 HPD 导入酿酒酵母中,比较人源化 HPD 酵母与野生型酵母的表型差异,分析 HPD 对酵母产孢及孢子壁的影响。与野生型酵母相比,人源化 HPD 酵母对产孢率无影响,但孢子自身荧光强度下降,乙醚敏感性增加,荧光增白剂(calcofluor white,CFW)染色荧光强度增强,该结果表明孢子壁出现缺陷,其二酪氨酸层组装过程中部分缺失。进一步研究发现,人源化 HPD 酵母产孢时,Hpd蛋白的催化产物尿黑酸(homogentisate,HGA)在产孢过程中会被氧化从而引起培养基颜色变化,且二酪氨酸复合物会大量泄漏至培养基中,最终导致二酪氨酸层不能正确组装。该研究结果为酿酒酵母二酪氨酸层的形成机制提供了新的认知。

黄连对羟基苯基丙酮酸双加氧酶基因的植物表达载体构建

目的:构建除草剂抗性基因黄连对羟基苯基丙酮酸双加氧酶的植物表达载体。方法:通过PCR从重组质粒pGWB2/Cjhppd中扩增出大小为1 300bp的目的片段,亚克隆到pGEM-T easy上。BamHⅠ和SpeⅠ双酶切pGEM-T Easy/Cjhppd和质粒pCambia1 301,回收得到1 300bp的Cjhppd基因片段和开环质粒pCambia-1301-UbiN,用T4连接酶连接,得到重组质粒,利用三亲法将其导入农杆菌EHA105中。结果:成功得到农杆菌EHA105的阳性菌落,菌落PCR扩增得到和预期大小一致的1300bpDNA片段。结论:成功将具有除草剂抗性的Cjhppd构建到了含有玉米泛素启动子Ubi和选择性标记基因Hpt的植物表达载体pCambia-1301-UbiN/Cjhppd,并导入根癌农杆菌EHA105中,可以用于水稻等单子叶植物的遗传转化。

对羟基苯基丙酮酸双氧化酶作用靶标的研究进展

对除草剂靶标对羟基苯基丙酮酸双氧化酶(HPPD)的研究进展情况作了简要的概述,总结了植物体内HPPD的作用机制和HPPD抑制剂的作用机制,重点以NTBC为例综述了NTBC与对羟基苯基丙酮酸双氧化酶的作用研究来阐明抑制剂对HPPD酶的抑制机理.研究表明抑制剂NTBC与靶标HPPD的强亲和力主要通过两个氧原子与Fe″的二齿配位和蛋白质口袋中芳环间的π-堆积力作用,其中芳环间的π-堆积力起主要作用.

对羟基苯丙酮酸双加氧酶(HPPD)的结构及其吡唑类除草剂的最新研究进展

对羟基苯丙酮酸双加氧酶(EC 1.13.11.27,HPPD)是重要的除草剂靶标.以HPPD为靶标的除草剂具有高效、低毒、作物安全性高、不易产生抗性、环境相容性好及对后茬作物安全等一系列优点.结合最新的研究进展,详细综述了HPPD的结构,并针对吡唑类HPPD除草剂的作用模式、在生物体内的作用机制和代谢途径以及研究现状进行了总结与分析.

含苯并2,2-二氧噻二唑结构的吡唑类HPPD抑制剂的设计、合成及其生物活性研究

对羟基苯基丙酮酸双加氧酶是一种重要的除草剂靶标.本文基于活性亚结构拼接的策略设计合成了一系列含有苯并2,2-二氧噻二唑的吡唑类新型对羟基苯基丙酮酸双加氧酶(HPPD)抑制剂.随后分别从酶水平和活体植株水平研究了它们的生物活性,总结了其结构与活性关系.部分化合物表现出很高的HPPD酶抑制活性和活体除草活性,化合物6d和6j对冬季阔叶杂草表现出良好的防治效果,且其作物安全性也明显优于对照药剂硝磺草酮,展示出良好的应用潜力.

基于HPPD靶标酶的分子对接研究

对羟基苯丙酮酸双氧化酶(HPPD)是一类新型化学除草剂的重要靶标酶.首先研究了底物小分子与HPPD的对接模型,分析了不同价态铁离子对对接结果的影响,并最终确定铁离子是以二价的方式与底物发生作用.随后,采用类似方法,对文献报道的一系列环己二酮类HPPD抑制剂进行了对接研究,并得到了对接结合自由能与除草活性之间良好的线性关系,其相关性系数达到0.916.这一结果为设计新的HPPD抑制剂提供一定的理论指导.