烟碱乙酰胆碱受体的分子模拟
烟碱乙酰胆碱受体（nicotinic acetylcholine receptors，nAChRs）属于配体门控离子通道蛋白，主要介导快速兴奋性神经传导，在昆虫中广泛分布于中枢神经系统，是杀虫剂作用的主要靶标之一。与脊椎动物相比，人们对昆虫乙酰胆碱受体了解较少。为了研究新烟碱类化合物的选择性作用机理并设计活性更高、选择性更好的杀虫剂，本论文利用同源模建的方法，分别构建了果蝇（Drosophila melanogaster），桃蚜（Myzus persicae），褐飞虱（Nilaparvata lugens）和大鼠（Rattus norvegicus）的烟碱乙酰胆碱受体，将设计并合成的十五个结构多样的新烟碱类化合物与所建的模型进行分子对接，同时对吡虫啉（Imidacloprid，IMI）的选择性和抗性机理进行了讨论。主要研究内容如下：
1.利用同源模建方法，以蜗牛“静水椎实螺”（Lymnaea stagnalis）乙酰胆碱结合蛋白（Acetylcholihe-binding protein，AChBP）为模板，构建果蝇（α1）2（β2）3型和桃蚜（α2）2（β1）3型nAChRs。以小鼠（Mus musculus）nAChR α1亚基为模板同源模建得到大鼠（α4）2（β2）3型nAChR。通过分子动力学模拟与拉氏图分析，验证了所构建模型的合理性和可靠性。
2.将六个已上市的新烟碱类杀虫剂分别与果蝇（α1）2（β2）3型nAChR和桃蚜（α2）2（β1）3型nAChR进行对接，结果表明化合物的生物活性与对接结合自由能相关性较好，验证了该对接模式的合理性。将十五个设计的新化合物分别与所构建的果蝇（α1）2（β2）3和桃蚜（α2）2（β1）3 nAChRs模型进行对接，结果表明对接自由能与实验数据相吻合。发现了具有工业前景的第四代新烟碱类杀虫剂环氧啉。
3.新烟碱类杀虫剂吡虫啉分别对接到果蝇（α1）2（β2）3型nAChR与大鼠（α4）2（β2）3型nAChR的活性位点中。对接结果表明，与大鼠受体相比，果蝇nAChR对吡虫啉具有更好的专一性。loop D区域的赖氨酸（或精氨酸或组氨酸）在吡虫啉与昆虫nAChR选择性作用中起到关键作用。
4.以蜗牛“静水椎实螺”乙酰胆碱受体结合蛋白为模板，同源模建得到褐飞虱（Nilaparvata lugens）野生型和Y151S突变型nAChR α1亚基及大鼠nAChR β2亚基的配体结合区域。利用分子对接，将新烟碱类杀虫剂吡虫啉分别与野生型和突变型的α1β2二聚体nAChR对接，发现结合自由能与实验结果一致。对接结果表明，虽然Tyr151或者Ser151与吡虫啉没有发生直接作用，但Y15lS突变可能引起整个α亚基构象发生较大改变，从而导致nAChR活性位点对吡虫啉灵敏性减少，产生抗性。
武汉工程大学
硕士
生物化工
巨修练
2010
中文
TQ453
78
2011-02-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）