翻譯中文 構(gòu)效關(guān)系研究

1、構(gòu)效關(guān)系研究非單調(diào)劑量反應(yīng)曲線多氯聯(lián)苯對(duì)雞胚肝細(xì)胞生物活性測定在中國科學(xué)B輯：化學(xué) © 2009年科學(xué)出版社牟云勝 ，張愛錢 ，高長安，彭素芬王連生國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室污染控制與資源化利用，環(huán)境學(xué)院，南京大學(xué)，南京210093 ，中國內(nèi)分泌干擾物（ EDCs ）的自然環(huán)境中表現(xiàn)出了獨(dú)特的非單調(diào)性的響應(yīng)曲線，不可能選擇一個(gè)簡單的指數(shù)的表征這些化合物的活性。目前，定量構(gòu)效關(guān)系（ QSAR）研究非單調(diào)劑量反應(yīng)曲線已成為一個(gè)真正的挑戰(zhàn)。為了探討可能的機(jī)制，非單調(diào)劑量反應(yīng)曲線表示多氯聯(lián)苯同族（ PCBs ）對(duì)雞胚肝細(xì)胞生物活性的測定，AM1方法的ChemOffice通過計(jì)算必要的結(jié)構(gòu)描述為多氯聯(lián)苯之

2、間的相互作用，而多氯聯(lián)苯和模擬制冷配體結(jié)合域（LBD），分析了使用FlexX在SYBYL7.0 。不同結(jié)合模式的多氯聯(lián)苯已受人關(guān)注：不僅來自不成一線的結(jié)構(gòu)，而且還來自自由結(jié)合能。在一些構(gòu)效關(guān)系模型內(nèi)建立了單獨(dú)的低和高劑量范圍，表明受體結(jié)合可以占主導(dǎo)地位的干擾的生理功能的細(xì)胞色素P4501A - P4501A在低劑量范圍內(nèi)。但在高劑量的范圍內(nèi)， EROD抑制可能與急性毒性由于分子極性或分配系數(shù)分布并因此損害的雞胚肝細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能。多氯聯(lián)苯類化合物（多氯聯(lián)苯） ，非單調(diào)劑量反應(yīng)曲線，定量構(gòu)效關(guān)系（ QSAR）1簡介 近年來，人們發(fā)現(xiàn)，某些內(nèi)分泌干擾物檢測低或高劑量引起不同的反應(yīng)的毒理學(xué)試驗(yàn)。薩爾等

3、 1 表明，低劑量的雌激素（己烯雌酚）將促進(jìn)小鼠的前列腺增生癥，而高劑量會(huì)抑制前列腺增長。其他化學(xué)品的內(nèi)分泌干擾毒性試驗(yàn)與非單調(diào)劑量反應(yīng)關(guān)系也得到證實(shí)，如雙酚A 2 ，甲基氯化物和DDT 3 。因此，用一個(gè)單一的線性模型進(jìn)行毒性評(píng)價(jià)是不夠整個(gè)范圍內(nèi)的濃度的 4 。此外，這將是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)的開始，在傳統(tǒng)的毒理學(xué)模型因?yàn)闈舛鹊蛣┝靠傻陀诔Ｒ?guī)沒有觀察到不良反應(yīng)水平（無害作用劑量）在育種或增長試驗(yàn)協(xié)議。定量構(gòu)效關(guān)系（ QSAR研究）研究是毒理機(jī)制研究一個(gè)有效的工具，已廣泛應(yīng)用于評(píng)價(jià)和估算的各種毒副作用。然而，科學(xué)假設(shè)，即在同一模式下顯示整個(gè)劑量范圍仍然是值得懷疑的。因此，迫切需要發(fā)展模擬的方法來解決

4、這個(gè)問題。多氯聯(lián)苯類化合物（ PCBs ）是吸引了越來越多的人們關(guān)注的全球性環(huán)境污染物和有代表性的內(nèi)分泌干擾物。它可能與芳香烴受體導(dǎo)致不良的生物效應(yīng)（AhR） ，如胸腺萎縮，免疫毒性，急性死亡和細(xì)胞色素P4501A1表達(dá)，等等。多氯聯(lián)苯的構(gòu)效關(guān)系研究從10年前開始一直是關(guān)注的熱點(diǎn)問題，一直到現(xiàn)在為止 5 。然而，這些調(diào)查已經(jīng)有限，因?yàn)橛行碌亩嗦嚷?lián)苯劑量反應(yīng)曲線。 Welshons等 6 ，對(duì)生物效應(yīng)的環(huán)境雌激素對(duì)MCF - 7細(xì)胞增殖感興趣，發(fā)現(xiàn)一些EDCs低劑量發(fā)揮了不可或缺的作用，在增加生物反應(yīng)與劑量上升通過受體介導(dǎo)的過程中，而化學(xué)品未能引起的生理改變與受體相互作用時(shí)的濃度明顯高于其毒性水

5、平。這種現(xiàn)象的非單調(diào)劑量反應(yīng)關(guān)系是來自不同的分子機(jī)制之間的高、低劑量范圍內(nèi)?？赡艿脑颍悍菃握{(diào)劑量反應(yīng)關(guān)系多氯聯(lián)苯誘導(dǎo)細(xì)胞- EROD活動(dòng)應(yīng)該說，多氯聯(lián)苯的具體立體聲構(gòu)和靜電場在低劑量誘導(dǎo)EROD活性的約束力與制冷，受體結(jié)合飽和度和發(fā)生急性毒性與劑量的增加化合物。本文結(jié)合能之間的多氯聯(lián)苯和制冷是計(jì)算分子對(duì)接仿真評(píng)估抑制效力不同多氯聯(lián)苯。構(gòu)效關(guān)系分析細(xì)胞- EROD活性在不同劑量范圍還強(qiáng)調(diào)并探討合理的生化機(jī)制。2理論計(jì)算2.1數(shù)據(jù)建模在以前的研究中，肯尼迪等人 7 報(bào)告了多氯聯(lián)苯誘導(dǎo)EROD活動(dòng)雞胚肝細(xì)胞原代培養(yǎng)。此外，其他數(shù)據(jù)結(jié)合親和力之間的多氯聯(lián)苯和制冷來自安全的研究 8-11 。 11種多

6、氯聯(lián)苯化合物的潛在EDCs被選定為這項(xiàng)研究中，根據(jù)IUPAC編號(hào)為77 ， 78 ， 79 ， 81 ， 105 ， 118 ， 126 ， 138 ， 156 ， 157和169 。所有劑量EROD活性曲線在同一濃度水平 103104nmol / L的是最近才發(fā)現(xiàn)。DataSet是裝有四個(gè)參數(shù)邏輯回歸模型（ eq. （ 1 ） ），可以取得在高劑量的EC50H值，和低劑量的EC50L值 7 。其中ECA是有效的活動(dòng)， x是多氯聯(lián)苯的濃度的對(duì)數(shù)， min是EROD活性的對(duì)照組相比， A是最高值的EROD活性， XC是曲線面向參數(shù)和W是斜率曲線。2.2制備的受體結(jié)構(gòu)AhR是一種轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白bHL

7、H-PAS。配體結(jié)合域（LBD）由232至402個(gè)氨基酸殘基位于最保守的PAS地區(qū)。黃色的光敏細(xì)菌蛋白（焦磷酸鹽）被用來作為三維模板的每位子（ PAS ）。其他保存晶體結(jié)構(gòu)，如人體鉀通道（ HERG ）和細(xì)菌架CN 約束血紅素域（ FixL ）也發(fā)現(xiàn)在本研究中 12-14 。在晶體結(jié)構(gòu)制冷缺席至今。在這種情況下，焦磷酸鹽， HERG和FixL被選定為不良生物效應(yīng)替代物的分子模擬，因?yàn)樗鼈兲岢隽撕芨叩谋Ｊ氐拈L期演變。三種晶體結(jié)構(gòu)的分子對(duì)接的獲得來自蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)銀行（ / ） ，那里的物理數(shù)據(jù)庫復(fù)數(shù)形式為2PYP ， 1BYW和1BV5 。2.3結(jié)構(gòu)描述半經(jīng)驗(yàn)量子化

8、學(xué)方法在2005年獲得通過ChemOffice計(jì)算必要的結(jié)構(gòu)描述為多氯聯(lián)苯后能量優(yōu)化，并具有約束力的多氯聯(lián)苯和相互作用進(jìn)行了分析模擬系統(tǒng)使用FlexX模塊SYBYL7.0 得到一些重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，如生成熱（HF） ，軌道能源（ EHOMO ） ，分子軌道能量（分子軌道）和偶極矩（ ），進(jìn)行不可忽視的構(gòu)效關(guān)系分析。 UT斯達(dá)康標(biāo)準(zhǔn)分子場，Gasteiger-Hückel 電荷和鮑威爾優(yōu)化能源戰(zhàn)略被用于編制配體結(jié)構(gòu)。能源趨同標(biāo)準(zhǔn)定為0.01 kcal/(mol·Å)，和其他參數(shù)很少指定了默認(rèn)值。在分析了活性中心受體溶劑技術(shù)SiteID計(jì)劃，分子對(duì)接研究，完成了DELL

9、 Precision370站。2.4統(tǒng)計(jì)分析蒙特卡羅方法用于驗(yàn)證的不健全的構(gòu)效關(guān)系模型，分析了線性回歸方程。首先，中位數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差的預(yù)測樣本進(jìn)行了計(jì)算，然后計(jì)算100位偽預(yù)測值隨機(jī)起源根據(jù)正態(tài)分布上述位數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)誤差。此外，偽預(yù)測值和自變量相關(guān)系數(shù)已獲得。最后，偽預(yù)測系數(shù)的相關(guān)性（ R * ）建立了相應(yīng)的信心時(shí)，這個(gè)正態(tài)分布為0.95 。預(yù)測潛能，估計(jì)比較實(shí)際的相關(guān)系數(shù)（R）和偽相關(guān)系數(shù)R *值。3結(jié)果與討論 3.1鑒定決定性生物指標(biāo) 11種劑量EROD活性曲線已通過四個(gè)參數(shù)邏輯回歸模型（ eq. （ 1 ） ）的搜索方法的牛頓定律。估計(jì)值的每個(gè)參數(shù)和顯著水平（ P ）在表1 。根據(jù)這些方程，典型

10、的有效價(jià)值高，在低劑量范圍（ pEC50H和pEC50L ）已取得QSAR研究。 3.2確認(rèn)不良生物效應(yīng)的替代蛋白 Procopioe等 15 曾模仿老鼠的不良生物效應(yīng)配體結(jié)合域結(jié)構(gòu)FixL蛋白，并設(shè)立了一個(gè)2,3,7,8 - TCDD模型 。本文是由第一序列PAS域之間的蛋白質(zhì)（ FixL ，焦磷酸鹽和HERG ）和雞的不良生物效應(yīng)配體結(jié)合域（Gallus）利用Clustal X計(jì)劃。這是圖1所示的PAS域FixL蛋白的同源性，以及最好的雞的不良生物效應(yīng)。此外，像二級(jí)結(jié)構(gòu) -螺旋和 -折疊，主要相類似 。表1擬合值的關(guān)鍵參數(shù)，并有效的典型圖1序列比對(duì)配體結(jié)合域之間的雞不良生物效應(yīng)和FixL

11、蛋白質(zhì)和二級(jí)結(jié)構(gòu)分析.序列的陰影是 -螺旋但框代表的 -折疊。圖2活性中心的FixL 、焦磷酸鹽和HERG的SiteID計(jì)劃。如圖2所示，活性中心的焦磷酸鹽， HERG ，并進(jìn)行了模擬FixL通過SiteID計(jì)劃中的SYBYL7.0 。最明顯的區(qū)別這三種結(jié)構(gòu)是一個(gè)螺旋連接部，其中FixL的 GLY224和GLY251殘留物，焦磷酸鹽擁有PHE96和VAL120殘留物，但HERG有PHE98和LEU127殘留物。與其他PAS域，活性中心FixL蛋白質(zhì)最接近不良生物效應(yīng)結(jié)構(gòu)的大小，但其口袋明顯大于不良生物效應(yīng)。   在這項(xiàng)研究中，有約束力的相互作用FixL和39多氯聯(lián)苯同強(qiáng)調(diào)在過去文獻(xiàn)已

12、模擬FlexX計(jì)劃。其結(jié)果是，所有這些PCBs，可為目標(biāo)活性口袋成功。但由于其口袋大小，結(jié)合過程和構(gòu)多氯聯(lián)苯似乎是不同的立體定向，使組合模式需要進(jìn)一步的區(qū)分。 如圖3所示，關(guān)鍵氨基酸殘基在活性口袋FixL已模仿。綠絲帶代表的三維結(jié)構(gòu)的FixL和紫色空間形狀的積極口袋通過SiteID計(jì)劃。關(guān)鍵氨基酸殘基周圍的共同結(jié)晶體為6的范圍內(nèi)，主要是疏水性的，包括低濃縮鈾，纈氨酸，酪氨酸島和苯丙氨酸。因此，疏水相互作用發(fā)揮了不可或缺的作用的配體受體結(jié)合。 相比， 3D - QSAR研究的基礎(chǔ)上只結(jié)構(gòu)多氯聯(lián)苯，最好是有約束力的程序，以刺激和驗(yàn)證的研究結(jié)果在過去。例如，它已被證明的結(jié)果，從分子的鹵化芳香族化合物

13、3.0 Å × 10.0 Å矩形層面展示高生物活性和分子大小的6.8 Å × 13.7 A是最優(yōu)考慮范德華原子半徑 16 。其中最大的AhR文獻(xiàn)報(bào)道為14.0 × 12.0 Å Å × 5.0 17 ，所以分子以同樣的方向，活性口袋可以實(shí)現(xiàn)良好的匹配性能。圖3活性中心的FixL和關(guān)鍵氨基酸殘基。 3.3比較外來結(jié)合模式多氯聯(lián)苯基于多氯聯(lián)苯的毒理學(xué)數(shù)據(jù)，該模式互動(dòng)通常被歸類的數(shù)量和立場取代氯氣。雖然這種分類可能是根據(jù)生物活性數(shù)據(jù)在一定程度上的結(jié)合機(jī)制為不同類型的微觀多氯聯(lián)苯缺乏證據(jù)supTphoer t.m

14、.分子， 39多氯聯(lián)苯對(duì)接結(jié)果是在圖4模式的進(jìn)一步分化。所顯示的這個(gè)數(shù)字，共平面多氯聯(lián)苯和非共面的有不同的具有約束力的構(gòu)活性中心。在共面多氯聯(lián)苯（非鄰和單鄰）可能是符合TCDD和位于同一平面。雖然非共面多氯聯(lián)苯（二鄰，三鄰和四鄰 ）原來是在同一目標(biāo)多氯聯(lián)苯95和170中表達(dá)紫色空間的堅(jiān)持結(jié)構(gòu)。圖4兩種模式的結(jié)合不同類型的多氯聯(lián)苯，面（ a ）或非共面（ b ）項(xiàng)。 表2 39個(gè)多氯聯(lián)苯數(shù)據(jù)與對(duì)接活動(dòng)結(jié)果a ）沒有誘導(dǎo)活動(dòng)，b）誘導(dǎo)當(dāng)量系數(shù)（隱含排放系數(shù)）的EROD誘導(dǎo)效力相對(duì)2,3,7,8 - TCDD ，和c ）多氯聯(lián)苯180194不?？康椒e極的口袋。只有把重點(diǎn)放在具有約束力的自由能在表2

15、，可以用多氯聯(lián)苯和很少氯氣執(zhí)行選擇性的不良生物效應(yīng)?？赡艿脑蚴?，很少氯氣變構(gòu)更大的規(guī)模的多氯聯(lián)苯進(jìn)入FixL活性的口袋里。例如，多氯聯(lián)苯同一個(gè)或兩個(gè)氯原子（多氯聯(lián)苯2 ， 3 ， 11 ，等）具有較高的預(yù)測比實(shí)際生物活性的。 但對(duì)于非鄰取代和單鄰多氯聯(lián)苯，分子模擬結(jié)果表明，所有這些將對(duì)AhR具有高親和力，顯示了良好的關(guān)系，誘導(dǎo)EROD活性和有約束力的自由能在低劑量范圍內(nèi)。以前的研究報(bào)告毒性當(dāng)量非鄰多氯聯(lián)苯和單鄰多氯聯(lián)苯提供了證據(jù)表明，這兩種類型的多氯聯(lián)苯具有共同面特征 9,18 。 相比之下，多氯聯(lián)苯含有氯原子的2條和第2的位置同時(shí)顯示較少或根本沒有活動(dòng)，它們的總評(píng)分值（ TS ）的所有在-

16、10kJ·mol左右.。愛德華茲等人 19 比較了對(duì)稱結(jié)構(gòu)的PCB77和多氯聯(lián)苯47 ， 52和54的低劑量的EROD活性，并發(fā)現(xiàn)面PCB77比其他非共面多氯聯(lián)苯更積極。這些成就充分表明，共面與非共面結(jié)構(gòu)有很大的差異尤其是在Ah受體介導(dǎo)的進(jìn)程中。3.4 QSAR研究多氯聯(lián)苯誘導(dǎo)CHE- EROD 在兩個(gè)劑量的活動(dòng)范圍為了研究多氯聯(lián)苯之間的關(guān)系結(jié)構(gòu)和CHE-EROD活性高和低劑量范圍內(nèi)，一些有意義的模式已經(jīng)設(shè)立了包括pEC50L和pEC50A ， pEC50A和總分?jǐn)?shù)（ TS ）， pEC50L和TS以及pEC50H和pEC50L （ eq. （ 2 ） - （ 5 ） ） ，其中的n

17、代表樣本大小，R相關(guān)系數(shù)，SE標(biāo)準(zhǔn)誤差，P顯著性水平和TS分子對(duì)接自由能。樣本大小的均衡器（ 2 ） - （ 4 ）是， 7 ， 12 ， 11和11 。因此， Monte Carlo模擬測試，可能需要為解決小樣本問題。如表3所示，相關(guān)系數(shù)的均衡器（ 2 ） - （ 5 ）高于理想 R *剝奪由Monte Carlo模擬在95 置信區(qū)間。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蒙特卡羅模擬結(jié)果的eq.（ 2 ） - （ 5 ）在均衡器（ 2 ） ，低劑量的誘導(dǎo)EROD活動(dòng)與親和基準(zhǔn)AhR具有很高的相關(guān)性（R= 0.965 ） 。換言之，多氯聯(lián)苯具體立體構(gòu)象和靜電場能夠增加EROD活性與細(xì)胞的AhR。這一假設(shè)已充分證實(shí)分子模擬的溫度值與多氯聯(lián)苯的AhR約束力的值（ pEC50A ）和低劑量的誘導(dǎo)濃度（ pEC50L ）有顯著相關(guān)性 。但是，相關(guān)系數(shù)R的eq.( 4 ）遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于eq.（ 2 ） ，而SE相對(duì)較高。這主要是由于不同的氨基酸殘基的活性部位的兩種受體FixL和AhR，從而導(dǎo)致模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的差別。雖然仍然存在特殊案件方面的對(duì)接成果的數(shù)量和位

20、置取代氯氣直接影響配體受體結(jié)合的能力?？傊?，更分散的氯氣位置越低會(huì)導(dǎo)致疏水組合。相應(yīng)地， FixL擁有一個(gè)典型的疏水腔，并傾向于更具有約束力的非極性分子。更加簡單的類似研究多氯二苯并呋喃類化合物的報(bào)告和構(gòu)效關(guān)系模型的兩極分化已取得令人滿意的結(jié)果 20 。實(shí)驗(yàn)研究EROD活性低劑量多氯聯(lián)苯已廣泛開展，以及和它們解釋有關(guān)的機(jī)制是比較系統(tǒng)化的。據(jù)報(bào)道，低劑量的4氯取代二苯并二惡英，例如多氯聯(lián)苯126和169 ，可誘導(dǎo)表達(dá)的CYP1A1的惡性乳腺癌細(xì)胞并命名為MCF - 7細(xì)胞，并進(jìn)一步影響形成2 羥基單甲基乙醚 （ 2 MeOE ）和EROD活性。然而，由于誘導(dǎo)EROD活性，在高劑量范圍內(nèi)仍是一個(gè)爭論的焦點(diǎn)。有些人認(rèn)為在許多情況下，高劑量鹵化烴（ HAHs ）可能會(huì)產(chǎn)生細(xì)胞毒性或競爭性抑制酶，但哈恩等人 21 提出查詢這一解釋。以前的研究結(jié)果表明，高劑量的多氯聯(lián)苯不會(huì)直接抑制EROD活性，而是間接地干預(yù)AhR介導(dǎo)的進(jìn)程，并表達(dá)CY