翻译中文 构效关系研究

1、构效关系研究非单调剂量反应曲线多氯联苯对鸡胚肝细胞生物活性测定在中国科学B辑：化学 © 2009年科学出版社牟云胜 ，张爱钱 ，高长安，彭素芬王连生国家重点实验室污染控制与资源化利用，环境学院，南京大学，南京210093 ，中国内分泌干扰物（ EDCs ）的自然环境中表现出了独特的非单调性的响应曲线，不可能选择一个简单的指数的表征这些化合物的活性。目前，定量构效关系（ QSAR）研究非单调剂量反应曲线已成为一个真正的挑战。为了探讨可能的机制，非单调剂量反应曲线表示多氯联苯同族（ PCBs ）对鸡胚肝细胞生物活性的测定，AM1方法的ChemOffice通过计算必要的结构描述为多氯联苯之

2、间的相互作用，而多氯联苯和模拟制冷配体结合域（LBD），分析了使用FlexX在SYBYL7.0 。不同结合模式的多氯联苯已受人关注：不仅来自不成一线的结构，而且还来自自由结合能。在一些构效关系模型内建立了单独的低和高剂量范围，表明受体结合可以占主导地位的干扰的生理功能的细胞色素P4501A - P4501A在低剂量范围内。但在高剂量的范围内， EROD抑制可能与急性毒性由于分子极性或分配系数分布并因此损害的鸡胚肝细胞结构和功能。多氯联苯类化合物（多氯联苯） ，非单调剂量反应曲线，定量构效关系（ QSAR）1简介 近年来，人们发现，某些内分泌干扰物检测低或高剂量引起不同的反应的毒理学试验。萨尔等

3、 1 表明，低剂量的雌激素（己烯雌酚）将促进小鼠的前列腺增生症，而高剂量会抑制前列腺增长。其他化学品的内分泌干扰毒性试验与非单调剂量反应关系也得到证实，如双酚A 2 ，甲基氯化物和DDT 3 。因此，用一个单一的线性模型进行毒性评价是不够整个范围内的浓度的 4 。此外，这将是一个巨大的挑战的开始，在传统的毒理学模型因为浓度低剂量可低于常规没有观察到不良反应水平（无害作用剂量）在育种或增长试验协议。定量构效关系（ QSAR研究）研究是毒理机制研究一个有效的工具，已广泛应用于评价和估算的各种毒副作用。然而，科学假设，即在同一模式下显示整个剂量范围仍然是值得怀疑的。因此，迫切需要发展模拟的方法来解决

4、这个问题。多氯联苯类化合物（ PCBs ）是吸引了越来越多的人们关注的全球性环境污染物和有代表性的内分泌干扰物。它可能与芳香烃受体导致不良的生物效应（AhR） ，如胸腺萎缩，免疫毒性，急性死亡和细胞色素P4501A1表达，等等。多氯联苯的构效关系研究从10年前开始一直是关注的热点问题，一直到现在为止 5 。然而，这些调查已经有限，因为有新的多氯联苯剂量反应曲线。 Welshons等 6 ，对生物效应的环境雌激素对MCF - 7细胞增殖感兴趣，发现一些EDCs低剂量发挥了不可或缺的作用，在增加生物反应与剂量上升通过受体介导的过程中，而化学品未能引起的生理改变与受体相互作用时的浓度明显高于其毒性水

5、平。这种现象的非单调剂量反应关系是来自不同的分子机制之间的高、低剂量范围内。可能的原因：非单调剂量反应关系多氯联苯诱导细胞- EROD活动应该说，多氯联苯的具体立体声构和静电场在低剂量诱导EROD活性的约束力与制冷，受体结合饱和度和发生急性毒性与剂量的增加化合物。本文结合能之间的多氯联苯和制冷是计算分子对接仿真评估抑制效力不同多氯联苯。构效关系分析细胞- EROD活性在不同剂量范围还强调并探讨合理的生化机制。2理论计算2.1数据建模在以前的研究中，肯尼迪等人 7 报告了多氯联苯诱导EROD活动鸡胚肝细胞原代培养。此外，其他数据结合亲和力之间的多氯联苯和制冷来自安全的研究 8-11 。 11种多

6、氯联苯化合物的潜在EDCs被选定为这项研究中，根据IUPAC编号为77 ， 78 ， 79 ， 81 ， 105 ， 118 ， 126 ， 138 ， 156 ， 157和169 。所有剂量EROD活性曲线在同一浓度水平 103104nmol / L的是最近才发现。DataSet是装有四个参数逻辑回归模型（ eq. （ 1 ） ），可以取得在高剂量的EC50H值，和低剂量的EC50L值 7 。其中ECA是有效的活动， x是多氯联苯的浓度的对数， min是EROD活性的对照组相比， A是最高值的EROD活性， XC是曲线面向参数和W是斜率曲线。2.2制备的受体结构AhR是一种转录调控蛋白bHL

7、H-PAS。配体结合域（LBD）由232至402个氨基酸残基位于最保守的PAS地区。黄色的光敏细菌蛋白（焦磷酸盐）被用来作为三维模板的每位子（ PAS ）。其他保存晶体结构，如人体钾通道（ HERG ）和细菌架CN 约束血红素域（ FixL ）也发现在本研究中 12-14 。在晶体结构制冷缺席至今。在这种情况下，焦磷酸盐， HERG和FixL被选定为不良生物效应替代物的分子模拟，因为它们提出了很高的保守的长期演变。三种晶体结构的分子对接的获得来自蛋白质数据银行（ / ） ，那里的物理数据库复数形式为2PYP ， 1BYW和1BV5 。2.3结构描述半经验量子化

8、学方法在2005年获得通过ChemOffice计算必要的结构描述为多氯联苯后能量优化，并具有约束力的多氯联苯和相互作用进行了分析模拟系统使用FlexX模块SYBYL7.0 得到一些重要的结构参数，如生成热（HF） ，轨道能源（ EHOMO ） ，分子轨道能量（分子轨道）和偶极矩（ ），进行不可忽视的构效关系分析。 UT斯达康标准分子场，Gasteiger-Hückel 电荷和鲍威尔优化能源战略被用于编制配体结构。能源趋同标准定为0.01 kcal/(mol·Å)，和其他参数很少指定了默认值。在分析了活性中心受体溶剂技术SiteID计划，分子对接研究，完成了DELL

9、 Precision370站。2.4统计分析蒙特卡罗方法用于验证的不健全的构效关系模型，分析了线性回归方程。首先，中位数和标准差的预测样本进行了计算，然后计算100位伪预测值随机起源根据正态分布上述位数和标准误差。此外，伪预测值和自变量相关系数已获得。最后，伪预测系数的相关性（ R * ）建立了相应的信心时，这个正态分布为0.95 。预测潜能，估计比较实际的相关系数（R）和伪相关系数R *值。3结果与讨论 3.1鉴定决定性生物指标 11种剂量EROD活性曲线已通过四个参数逻辑回归模型（ eq. （ 1 ） ）的搜索方法的牛顿定律。估计值的每个参数和显著水平（ P ）在表1 。根据这些方程，典型

10、的有效价值高，在低剂量范围（ pEC50H和pEC50L ）已取得QSAR研究。 3.2确认不良生物效应的替代蛋白 Procopioe等 15 曾模仿老鼠的不良生物效应配体结合域结构FixL蛋白，并设立了一个2,3,7,8 - TCDD模型 。本文是由第一序列PAS域之间的蛋白质（ FixL ，焦磷酸盐和HERG ）和鸡的不良生物效应配体结合域（Gallus）利用Clustal X计划。这是图1所示的PAS域FixL蛋白的同源性，以及最好的鸡的不良生物效应。此外，像二级结构 -螺旋和 -折叠，主要相类似 。表1拟合值的关键参数，并有效的典型图1序列比对配体结合域之间的鸡不良生物效应和FixL

11、蛋白质和二级结构分析.序列的阴影是 -螺旋但框代表的 -折叠。图2活性中心的FixL 、焦磷酸盐和HERG的SiteID计划。如图2所示，活性中心的焦磷酸盐， HERG ，并进行了模拟FixL通过SiteID计划中的SYBYL7.0 。最明显的区别这三种结构是一个螺旋连接部，其中FixL的 GLY224和GLY251残留物，焦磷酸盐拥有PHE96和VAL120残留物，但HERG有PHE98和LEU127残留物。与其他PAS域，活性中心FixL蛋白质最接近不良生物效应结构的大小，但其口袋明显大于不良生物效应。   在这项研究中，有约束力的相互作用FixL和39多氯联苯同强调在过去文献已

12、模拟FlexX计划。其结果是，所有这些PCBs，可为目标活性口袋成功。但由于其口袋大小，结合过程和构多氯联苯似乎是不同的立体定向，使组合模式需要进一步的区分。 如图3所示，关键氨基酸残基在活性口袋FixL已模仿。绿丝带代表的三维结构的FixL和紫色空间形状的积极口袋通过SiteID计划。关键氨基酸残基周围的共同结晶体为6的范围内，主要是疏水性的，包括低浓缩铀，缬氨酸，酪氨酸岛和苯丙氨酸。因此，疏水相互作用发挥了不可或缺的作用的配体受体结合。 相比， 3D - QSAR研究的基础上只结构多氯联苯，最好是有约束力的程序，以刺激和验证的研究结果在过去。例如，它已被证明的结果，从分子的卤化芳香族化合物

13、3.0 Å × 10.0 Å矩形层面展示高生物活性和分子大小的6.8 Å × 13.7 A是最优考虑范德华原子半径 16 。其中最大的AhR文献报道为14.0 × 12.0 Å Å × 5.0 17 ，所以分子以同样的方向，活性口袋可以实现良好的匹配性能。图3活性中心的FixL和关键氨基酸残基。 3.3比较外来结合模式多氯联苯基于多氯联苯的毒理学数据，该模式互动通常被归类的数量和立场取代氯气。虽然这种分类可能是根据生物活性数据在一定程度上的结合机制为不同类型的微观多氯联苯缺乏证据supTphoer t.m

14、.分子， 39多氯联苯对接结果是在图4模式的进一步分化。所显示的这个数字，共平面多氯联苯和非共面的有不同的具有约束力的构活性中心。在共面多氯联苯（非邻和单邻）可能是符合TCDD和位于同一平面。虽然非共面多氯联苯（二邻，三邻和四邻 ）原来是在同一目标多氯联苯95和170中表达紫色空间的坚持结构。图4两种模式的结合不同类型的多氯联苯，面（ a ）或非共面（ b ）项。 表2 39个多氯联苯数据与对接活动结果a ）没有诱导活动，b）诱导当量系数（隐含排放系数）的EROD诱导效力相对2,3,7,8 - TCDD ，和c ）多氯联苯180194不停靠到积极的口袋。只有把重点放在具有约束力的自由能在表2

15、，可以用多氯联苯和很少氯气执行选择性的不良生物效应。可能的原因是，很少氯气变构更大的规模的多氯联苯进入FixL活性的口袋里。例如，多氯联苯同一个或两个氯原子（多氯联苯2 ， 3 ， 11 ，等）具有较高的预测比实际生物活性的。 但对于非邻取代和单邻多氯联苯，分子模拟结果表明，所有这些将对AhR具有高亲和力，显示了良好的关系，诱导EROD活性和有约束力的自由能在低剂量范围内。以前的研究报告毒性当量非邻多氯联苯和单邻多氯联苯提供了证据表明，这两种类型的多氯联苯具有共同面特征 9,18 。 相比之下，多氯联苯含有氯原子的2条和第2的位置同时显示较少或根本没有活动，它们的总评分值（ TS ）的所有在-

16、10kJ·mol左右.。爱德华兹等人 19 比较了对称结构的PCB77和多氯联苯47 ， 52和54的低剂量的EROD活性，并发现面PCB77比其他非共面多氯联苯更积极。这些成就充分表明，共面与非共面结构有很大的差异尤其是在Ah受体介导的进程中。3.4 QSAR研究多氯联苯诱导CHE- EROD 在两个剂量的活动范围为了研究多氯联苯之间的关系结构和CHE-EROD活性高和低剂量范围内，一些有意义的模式已经设立了包括pEC50L和pEC50A ， pEC50A和总分数（ TS ）， pEC50L和TS以及pEC50H和pEC50L （ eq. （ 2 ） - （ 5 ） ） ，其中的n

17、代表样本大小，R相关系数，SE标准误差，P显著性水平和TS分子对接自由能。样本大小的均衡器（ 2 ） - （ 4 ）是， 7 ， 12 ， 11和11 。因此， Monte Carlo模拟测试，可能需要为解决小样本问题。如表3所示，相关系数的均衡器（ 2 ） - （ 5 ）高于理想 R *剥夺由Monte Carlo模拟在95 置信区间。pEC50L = (1.190±0.145)pEC50A+(7.005±0.810),n=7, R2=0.931, SE=0.26, p=0.00, (2)pEC50A = (2.145±0.011)TS +(2.737±

18、;0.075),n=12, R2=0.895, SE=0.11, p=0.00, (3)pEC50L = (0.916±0.229)TS+(14.144±3.41),n=11, R2=0.641, SE=0.36, p=0.00, (4)pEC50H = (0.614±0.1)pEC50L+(2.336±0.106),n=11, R2=0.806, SE=0.31, p=0.00, (5)pEC50H = (0.701±0.195)Dipole+ (1.876±0.21),n=10, R2=0.619, SE=0.40, p=0.00

19、 (6)表3蒙特卡罗模拟结果的eq.（ 2 ） - （ 5 ）在均衡器（ 2 ） ，低剂量的诱导EROD活动与亲和基准AhR具有很高的相关性（R= 0.965 ） 。换言之，多氯联苯具体立体构象和静电场能够增加EROD活性与细胞的AhR。这一假设已充分证实分子模拟的温度值与多氯联苯的AhR约束力的值（ pEC50A ）和低剂量的诱导浓度（ pEC50L ）有显著相关性 。但是，相关系数R的eq.( 4 ）远远低于eq.（ 2 ） ，而SE相对较高。这主要是由于不同的氨基酸残基的活性部位的两种受体FixL和AhR，从而导致模拟结果和实验数据之间的差别。虽然仍然存在特殊案件方面的对接成果的数量和位

20、置取代氯气直接影响配体受体结合的能力。总之，更分散的氯气位置越低会导致疏水组合。相应地， FixL拥有一个典型的疏水腔，并倾向于更具有约束力的非极性分子。更加简单的类似研究多氯二苯并呋喃类化合物的报告和构效关系模型的两极分化已取得令人满意的结果 20 。实验研究EROD活性低剂量多氯联苯已广泛开展，以及和它们解释有关的机制是比较系统化的。据报道，低剂量的4氯取代二苯并二恶英，例如多氯联苯126和169 ，可诱导表达的CYP1A1的恶性乳腺癌细胞并命名为MCF - 7细胞，并进一步影响形成2 羟基单甲基乙醚 （ 2 MeOE ）和EROD活性。然而，由于诱导EROD活性，在高剂量范围内仍是一个争论的焦点。有些人认为在许多情况下，高剂量卤化烃（ HAHs ）可能会产生细胞毒性或竞争性抑制酶，但哈恩等人 21 提出查询这一解释。以前的研究结果表明，高剂量的多氯联苯不会直接抑制EROD活性，而是间接地干预AhR介导的进程，并表达CY