磷脂類系列化合物對UGT酶抑制及其機制的研究.pdf

1、脂質(zhì)是生物體中一類非常重要的化合物。磷脂是一種含有磷酸的脂質(zhì)，是以甘油三酯，或鞘鞍醇為骨架，結合親水性的含有磷酸的取代基集團和疏水性的脂肪酸鏈組成。根據(jù)磷酸上不同的取代基和脂肪酸鏈的多樣化構成了不同種類的磷脂類化合物。磷脂可根據(jù)骨架的不同分為甘油磷脂和鞘磷脂，甘油磷脂又可根據(jù)其頭部的不同區(qū)分為:磷脂酰膽堿(PC)、溶血磷脂酰膽堿(LPC)、磷脂酰肌醇(PI)、磷脂酰絲氨酸(PS)等。其中磷脂酰膽堿(phosphatidylcholine

2、s，PCs)和溶血磷脂酰膽堿(lysophosphatidylcholines，LPCs)是構成細胞膜的基礎成分之一，擔負著能量代謝、信號傳導以及蛋白質(zhì)錨定等重要的生理和生化功能。許多疾病中可以看到血漿中磷脂類成分升高，如:代謝綜合征、糖尿病、腦梗塞和動脈粥樣硬化等。有研究表明，PCs和LPCs還可能通過影響體內(nèi)藥物代謝的酶，如:細胞色素P450酶，從而影響藥物的代謝。有研究表明不飽和脂肪酸對UGT酶有抑制作用，推測磷脂類化合物也可以影

3、響UGT酶的代謝。
　　尿苷二磷酸葡醛酸轉移酶(UDP-glucuronosyltransferase，UGT)家族所催化的葡萄糖醛酸化反應是所有脊椎動物體內(nèi)清除內(nèi)源性物質(zhì)和外源性物質(zhì)的重要途徑之一。UGT酶位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，活性部位朝向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，作為Ⅱ相藥物代謝的重要酶，它催化的葡萄糖醛酸結合反應占所有藥物Ⅱ相代謝的35％左右。臨床上許多重要的藥物依靠UGTs家族代謝清除。如:伊立替康的活性代謝產(chǎn)物7-乙基-10-羥基喜樹堿(SN

4、-38)主要由UGT1A1參與代謝;UGT2B7和UGT2B15在體內(nèi)參與非甾體類抗炎藥的代謝。此外，對內(nèi)源性物質(zhì)的代謝也是UGT酶的重要的功能。如:膽紅素需要UGT1A1代謝清除，該酶活性降低會影響膽紅素體內(nèi)的清除。體內(nèi)一些激素也需要UGT酶代謝才能終止活性和作用。某些病理狀態(tài)下，UGT酶擔負著毒性代謝產(chǎn)物的清除，如:膽道梗阻時，血漿中各種膽汁酸的濃度升高，需要UGT酶的代謝清除。因此UGT酶對內(nèi)源性物質(zhì)的及時代謝和清除是保持機體內(nèi)環(huán)

5、境穩(wěn)定的重要因素。
　　在代謝體內(nèi)內(nèi)源性物質(zhì)的同時，UGT酶活性也可以被內(nèi)源性物質(zhì)抑制，已經(jīng)有一些這方面的報道。曾經(jīng)報道過人體膽汁酸對UGT酶的抑制作用。本研究目的是關注另一種內(nèi)源性物質(zhì)，磷脂類系列化合物對UGT酶的作用。考察了28種PCs和14種LPCs對常見的UGT酶的抑制作用。使用已知的UGT酶底物為探針，采用高效液相的方法，考察磷脂類化合物對UGT酶的抑制作用，并對其中強烈抑制UGT酶的磷脂做抑制動力學分析。結果發(fā)現(xiàn)相對于

6、PCs，LPCs更容易對UGT酶產(chǎn)生抑制。并且相對于短鏈的LPCs，長鏈的LPCs抑制作用更強。從UGT酶來看，UGT1A6和UGT1A8容易受到磷脂類化合物的抑制。其中進一步做動力學研究明確了PC16∶02∶0和LPC15∶0對UGT1A6，以及LPC18∶0對UGT1A8的抑制屬于競爭性抑制。PC16∶02∶0對UGT1A8，LPC18∶0對UGT1A6屬于非競爭性抑制;同時根據(jù)測定的抑制常數(shù)Ki值，PC16∶02∶0、是UGT1A

7、8的強抑制劑，LPC18∶0是UGT1A8的弱抑制劑，PC16∶02∶0、LPC15∶0、LPC18∶0是UGT1A6的中等程度的抑制劑。
　　容易受到磷脂類化合物影響的UGT1A6和UGT1A8是人體內(nèi)重要的UGT酶:UGT1A6能代謝內(nèi)源性物質(zhì)5-羥色胺，還能代謝煙草中的苯并芘類化合物，其活性降低和肺癌的發(fā)生相關。UGT1A8能代謝甲狀腺激素、雌激素等內(nèi)源性物質(zhì)，同時UGT1A8是腸道表達的UGT酶之一，參與構成機體代謝外源性

8、物質(zhì)的第一道屏障。因此磷脂類成分攝入過多時，可能會影響UGT1A6和UGT1A8參與的體內(nèi)代謝過程。
　　為進一步探討磷脂類化合物抑制UGT酶的機制，使用了計算機輔助分子對接的手段考察了LPCs和UGT1A6的相互作用。因此知道，受益于人類基因組計劃，許多蛋白質(zhì)的一級序列已經(jīng)被人類所知。然而，對于蛋白質(zhì)而言，僅僅知道一級序列對蛋白質(zhì)的功能的了解和研究是遠遠不夠的，因為蛋白質(zhì)的功能很大程度上取決于空間構型。由于技術的瓶頸，許多蛋白質(zhì)

9、的空間構型還不為人所知，例如:UGT1A6。為解決這一問題，使用了同源模建的方法，即利用相似度高的已知晶體結構的蛋白，對只知道一級序列但晶體結構未知的蛋白進行模擬，再利用計算機技術對模擬蛋白的鍵長鍵角、分子間相互碰撞、自由能等各方面進行優(yōu)化，得到未知晶體結構的蛋白的空間構象，用于蛋白質(zhì)的研究。在此基礎上，利用計算機技術虛擬蛋白與蛋白之間，蛋白質(zhì)與小分子之間的相互作用，并給出打分和評價。使用這種技術能夠直觀的顯示分子之間相互作用的位點并由

10、計算機給出相應參數(shù)（如:結合自由能等）。能夠?qū)Ψ肿娱g相互作用做出科學客觀的評價。
　　首次使用上述方法構建了UGT1A6的晶體結構，并使用分子對接的手段評價了LPCs和UGT酶的相互作用。發(fā)現(xiàn)UGT酶存在LPCs結合位點，LPCs結合后UGT酶后能以長鏈脂肪酸阻擋另一個天然底物:尿苷二磷酸葡萄糖與UGT酶的結合。從Chemscore打分來看，隨著脂肪酸鏈的增長，其Chemscore打分更優(yōu)。這提示了含有長鏈脂肪酸的LPC與UGT1