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甾醇14α-去甲基化酶(sterol demethylase,P45014DM,CYP51)是生物甾醇合成过程中的一个关键酶,也是设计抗真菌药物的一个重要靶酶,其结构及与抑制剂相互作用机理的研究对抗真菌药物的研发具有重要意义。为开发稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)的高效、特异14α-去甲基化酶抑制剂(DMIs),实现水稻稻瘟病的有效防治,有必要对MG-CYP51的结构特点及其与配体的相互作用机制进行研究。本文对稻瘟菌CYP51的三维结构进行了同源模拟,并通过分子对接比较分析了稻瘟菌CYP51两个亚型(MG-CYP51F1和MG-CYP51F2)与烯唑醇的相互作用机理。研究结果表明稻瘟菌中MG-CYP51F1和MG-CYP51F2与烯唑醇的结合模式基本相同,疏水作用是其结合最重要的影响因素,活性空腔内相互对应的相同或相似疏水性氨基酸共同形成了与配体结合的疏水口袋。故两者都可以作为药物设计的靶标,对基于靶酶的药物设计过程不构成影响。为了获得MG-CYP51活性空腔中的非保守氨基酸功能,本文对野生型MG-CYP51的异源表达条件进行了优化,确定了用BL21(DE3)rosetta在0.4mM IPTG条件下诱导4h,MG-CYP51的表达效果最好。然后我们挑选了 MG-CYP51活性空腔中SRS5、SRS6以及F helix中的10个非保守氨基酸进行了定点突变研究,构建了 28个突变体,并在大肠杆菌进行了异源表达。应用本实验室前期所建立的结合光谱法比较各个突变体与烯唑醇之间的结合能力。比较已获得的结合常数,发现这些突变蛋白与野生型MG-CYP51重组蛋白一样,均能与烯唑醇发生结合,但突变体与抑制剂的亲和力较野生型有高有低,说明改变稻瘟菌活性空腔中的非保守氨基酸不影响MG-CYP51空性空腔的构象,但会对MG-CYP51与抑制剂的结合造成影响,且这些非保守氨基酸与药物对酶选择性抑制相关,对这些位点在药物与酶的结合过程中所起的作用值得进一步研究。另一方面,本文利用计算机辅助药物设计,设计合成14种待筛选的化合物,从中筛选出2种体外抑菌活性及与MG-CYP51亲和力均较高的先导化合物,ZY4和ZY7。抑菌实验结果表明ZY4和ZY7都能够有效抑制稻瘟菌的生长,结合实验证明ZY4和ZY7都能与MG-CYP51重组蛋白进行结合,且ZY7与MG-CYP51的亲和力甚至高于商品化的DMIs抑制剂烯唑醇,值得进行进一步的研究分析,这些结果为基于稻瘟菌高效特异DMIs药物研发提供重要参考信息。