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氨基酸在植物生长过程中起着至关重要的作用,任何一种氨基酸合成受阻,都将影响蛋白质或其他次生代谢物质的合成,植物生长即会受到严重抑制,甚至死亡。氨基酸的生物合成路径,特别是芳香基氨基酸、氨同化作用和支链氨基酸合成路径中的关键酶都已被确认为合理的除草剂靶标。本研究通过检索WebofScience Core Collection(TR),Pubmed(NLM)等数据库的方法,共搜索到已报道氨基酸合成途径的除草剂靶标酶3种,分别为:乙酰乳酸合成酶(ALS)、谷氨酰胺合成酶(GS)和5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS);同时检索拟南芥(Arabidopsisthaliana)氨基酸生物合成途径的关键蛋白酶共166个(包括上述3种已知的除草剂靶标)。通过对上述蛋白检索其结构,其中有18个蛋白酶已有晶体结构报道(其中已知的除草剂靶标1个);利用YASARAStucture中的hm_run模块对未得到晶体结构的148个蛋白酶进行同源模建,并使用md_refine模块对蛋白质模型进行分子动力学优化,其蛋白模型全部通过Procheck(http://services.mbi.ucla.edt/SAVES/)线上评估。对上述蛋白利用YASARA软件进行前处理,并在Metapocket线上平台对其活性中心进行预测,构建成为氨基酸代谢途径的除草剂靶标库。本实验采用GO语言编写的计算机程序脚本调用Autodock Vina4.0软件,进行配体小分子与除草剂靶标库的反向批量对接,得出各配体小分子与靶标库中各个靶标酶的结合自由能并对其进行排序分析。利用烟嘧磺隆、甲磺隆、苯磺隆、灭草喹、多菌灵、毒死蜱六个已知作用靶标的化合物分子与除草剂靶标库进行反向分子对接,验证除草剂靶标库反向分子对接体系的可行性与可靠性。结果显示:烟嘧磺隆、甲磺隆、苯磺隆、灭草喹与其靶标ALS的对接结果为:-10.2kcal/mol(排名1/166)、-9.9kcal/mol(排名1/166)、-9.6kcal/mol(排名1/166)、-9.2kcal/mol(1/166):同时我们单独比较四种除草剂、毒死蜱、多菌灵与ALS对接结果:结合能分别为:-10.2kcal/mol(排名1/6)、-9.9kcal/mol(排名2/6)、-9.6kcal/mol(排名3/6)-9.2kcal/mol(4/6)、-7.5kcal/mol(排名5/6)和-7kcal/mol(排名6/6)。通过设定训练集,研究发现化合物分子与受体的结合能小于-8.5 kcal/mol时才具有生物活性,并且打分越低构象越稳定。试验表明除草剂分子均与ALS具有较好的结合能,其结合能达到药剂分子与受体形成稳定构象的条件,符合文献报道结果;毒死蜱和多菌灵与ALS的结合能大于-8.5 kcal/mol,不能与靶标酶形成稳定构象,不具有除草活性,符合实际。以上结果验证了该体系具有可行性和可靠性。构建除草剂靶标库并且利用反向分子对接技术预测除草剂作用靶标鲜见报道,本试验构建的氨基酸代谢途径除草剂靶标库通过计算机脚本被Autodockvina4.0调用进行反向对接,是一种快速高效的基于化合物结构的反向寻找除草剂靶标的计算机模拟方法。通过进一步完善和补充除草剂靶标库,可以快速,准确的预测除草剂先导化合物潜在的靶标以及预测未知生物活性化合物的生物活性。