细胞色素催化尼古丁反应机理研究获进展

上一篇 / 下一篇  2011-07-07 16:34:21

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  来自中国科学大连化学物理研究所、美国肯塔基大学等处的研究人员获得了细胞色素P450催化尼古丁反应机理研究的新进展,这项跨学科研究成果公布在国际著名学术期刊《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc.)上。

  文章的通讯作者是韩克利研究员和美国肯塔基大学的湛昌国教授,其中韩克利研究员早年毕业于山东大学,曾先后在美国加州大学、Emory大学和纽约大学的博士后和访问教授。主要研究方向是分子反应动力学的实验和理论研究,并注重理论与实验相结合。研究方向涉及化学、物理、生物、以及材料科学等多领域的前沿和热点。目前正在开展的研究工作包括光化学与光生物学中的氢键效应等。

  细胞色素P450是一类亚铁血红素—硫醇盐蛋白的超家族,它参与内源性物质和包括药物、环境化合物在内的外源性物质的代谢。在这篇文章中,研究人员利用分子对接、分子动力学模拟、QM/MM计算等方法,研究了尼古丁与CYP2A6的结合方式、CYP2A6催化的尼古丁5'-羟基化反应的机理以及5'-羟基化反应的立体选择性。

  这一结果表明,虽然尼古丁在溶液中主要以质子化的形式存在,但是它主要以非质子化的形式结合到CYP2A6的活性中心。在CYP2A6-尼古丁复合物中,CYP2A6的活性中心Compound I(Cpd I)的O能够提取尼古丁的trans-5'-H或者cis-5'-H,发生5'-羟基化反应。CYP2A6催化的尼古丁5'-羟基化反应由两步组成:第一步是尼古丁的5'-H传递到Cpd I的O上(氢传递);第二步是OH再与尼古丁的5'-位置的C结合,形成5'-羟基尼古丁(氧反弹)。其中,氢传递是决速步骤。计算结果显示,CYP2A6催化的尼古丁5'-羟基化反应容易发生在trans-5'-H上,反应的立体选择性为97%,与实验报导的立体选择性相符。


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