發(fā)布時間：2020-04-05 15:33

【摘要】：超級細(xì)菌耐藥機(jī)制之一就是產(chǎn)生金屬β-內(nèi)酰胺酶(Metallo-beta lactamase,MβL)來水解抗生素。來自軍團(tuán)菌的FEZ-1酶是MβL中B3亞群的一員,雙鋅,能水解多種抗生素,其中,對頭孢類抗生素的水解活性最強(qiáng),基于此,本課題選擇FEZ-1酶與頭孢菌素類抗生素頭孢噻吩(Cephalothin,CEF)、頭孢噻啶(Cephaloridine,LOR)和頭孢他啶(Ceftazidime,CAZ)作為研究對象,采用熒光光譜、分子對接和分子動力學(xué)模擬等方法來研究它們在結(jié)合過程中FEZ-1酶分子構(gòu)象的變化以及抗生素分子的空間分布取向等,同時分析抗生素不同側(cè)鏈對FEZ-1酶結(jié)合能力的影響,以期對未來設(shè)計更耐水解的抗生素提供參考。本課題主要包括以下四個方面的研究:(1)以基因重組的方法克隆表達(dá)了FEZ-1酶,并通過透析法分離純化,得到純度較高的FEZ-1酶。經(jīng)測定,蛋白濃度為6.0×10~-66 mol/L。(2)以熒光猝滅光譜、同步熒光光譜及三維熒光光譜的方法研究了FEZ-1酶與三種頭孢類抗生素分子之間的相互作用以及結(jié)合過程中FEZ-1酶分子構(gòu)象的變化。結(jié)果表明,三種抗生素與FEZ-1酶的復(fù)合物體系均發(fā)生明顯的熒光猝滅,說明三種頭孢類抗生素均能與FEZ-1酶發(fā)生相互作用,猝滅類型均為靜態(tài)猝滅;三種復(fù)合物體系中,最大發(fā)射峰位置發(fā)生不同程度的紅移,CEFLORCAZ,表明FEZ-1酶分子的微環(huán)境均發(fā)生變化,親水性增加,進(jìn)而表明FEZ-1酶的構(gòu)象發(fā)生變化。(3)以分子對接和動力學(xué)模擬的方法研究了FEZ-1酶與抗生素分子結(jié)合過程中FEZ-1酶分子構(gòu)象的變化。分子對接結(jié)果表明,在三個體系中,CEF與FEZ-1酶結(jié)合最好,結(jié)合能量最低,CAZ難以與FEZ-1形成正確的配位鍵,結(jié)合最弱。動力學(xué)模擬結(jié)果表明,CEF與FEZ-1體系構(gòu)象變化最有利于二者結(jié)合,LOR與FEZ-1體系次之,而CAZ與FEZ-1幾乎不能以合理的方式結(jié)合。同時結(jié)合模式圖結(jié)果顯示,位于活性口袋處的CAZ分子母環(huán)發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn),羧基氧原子繞到活性口袋外側(cè),使其不能與FEZ-1酶很好結(jié)合,表明CAZ與FEZ-1的結(jié)合最不穩(wěn)定。(4)結(jié)合自由能結(jié)果表明,CEF和LOR與FEZ-1酶的結(jié)合自由能較低,而CAZ與FEZ-1酶結(jié)合自由能較高,三個體系均是靜電作用力與極性溶劑化能作為主要驅(qū)動力;結(jié)合自由能分解結(jié)果表明,Zn264對體系總的結(jié)合自由能貢獻(xiàn)最大,且主要通過靜電力的形式存在。以上構(gòu)象變化和能量分析結(jié)果均表明,CAZ更難與FEZ-1酶穩(wěn)定結(jié)合,這可能由于CAZ側(cè)鏈結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,進(jìn)而在酶分子的活性口袋內(nèi)形成較大的空間位阻,且側(cè)鏈削弱了抗生素母環(huán)上的羧基氧原子與Zn264之間的親和力,導(dǎo)致酶與抗生素較難穩(wěn)定結(jié)合。
【圖文】：

圖 1 FEZ-1 酶的三維結(jié)構(gòu)圖類抗生素霉素成功研制，，這是抗菌史上重要的里程碑[30]，在一定題，從此，抗生素由一種神奇的藥物，開始逐漸走進(jìn)人。隨著科學(xué)的進(jìn)步，針對不同細(xì)菌，抗生素的種類也越抗細(xì)菌抗生素、抗真菌抗生素、抗腫瘤抗生素、抗病毒生素以及微生物抗生素；根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，可將抗生環(huán)Qg酯類抗生素、氨基糖苷類抗生素、β-內(nèi)酰胺類抗生生素，而這些抗生素的本質(zhì)區(qū)別在于這些抗生素的母環(huán)，母環(huán)都是內(nèi)酰胺環(huán)。內(nèi)酰胺類抗生素根據(jù)側(cè)鏈的不同，

第一章 緒論強(qiáng)，具有對人體無毒性，不易產(chǎn)生過敏反應(yīng)等水解頭孢類抗生素，因此，本課題在研究酶與抗[34-35]分別是頭孢噻吩（CEF）、頭孢噻啶（LOR）三種抗生素母環(huán)都是內(nèi)酰胺環(huán)，它們之間的區(qū)別 R1 側(cè)鏈相同，R2 側(cè)鏈不同，LOR 與 CAZ 的 R鏈較為簡單，LOR 次之，CAZ 最為復(fù)雜。
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R978.1;Q78

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1 李玉華;軍團(tuán)菌FEZ-1酶與頭孢菌素類抗生素的結(jié)合過程研究[D];西北大學(xué);2019年

本文編號：2615191