人类谷胱甘肽硫转移酶家族等位基因蛋白B与抑制剂作用模型的理论研究

性区域 Ｈ则是 Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １ 与多种配体结合的功能性区域 ． 但人类 Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １ Ｂ复合物结构 的详细信息的缺
少 ，阻碍 了对该 酶 的功能 和催化 机理 等 的进一 步研究 ． 分 子动 力学模 拟是 研究 生物 蛋 白与小 分子相 互作 用 的有效 工具 ， 并 被广 泛用 于酶 与 抑制 剂 作用 关
Ｖｏ １ ． ３ ４
２ ０ １ ３年 ５月
高 等 学 校 化 学 学 报
Ｃ ＨＥＭＩ ＣＡＬ Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩ ＮＥＳ Ｅ ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｉ Ｔ Ｉ ＥＳ
Ｎｏ ． ５
１ ２ ２ ６ ～１ ２ ３ ２
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ７ ５ ０ ３ ／ ｃ ｊ ｃ ｕ ２ ０ １ ２ ０ ７ ９ ７
位基 因蛋 白 Ｂ （ Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １ Ｂ） 与抑制剂利尿酸 （ Ｅ Ａ） 以及 Ｅ Ａ的谷 胱甘肽（ Ｇ Ｓ Ｈ） 共轭物 Ｅ Ａ Ｇ（ Ｉ ） ， Ｅ Ａ Ｇ（ Ｏ） 的具 体 结合 方式．抑制剂及其谷胱甘肽共轭物与蛋 白的相互作用 能计算结果及分 子动 力学轨迹 的统计 分析结果 表 明， Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １ Ｂ与 Ｅ Ａ的谷 胱甘 肽共轭物 的结合能 力优于其与 Ｅ Ａ的结合能 力 ， Ｐ ｈ ｅ ８ ，Ａ ｒ ｇ １ ３ ，Ｔ ｒ ｐ ３ ８和 Ｔ ｙ ｒ ｌ ０ ８ 是作 用过程中的关键残基 ， 对稳定抑制剂及其谷 胱甘肽 共轭物在 Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １ Ｂ的 Ｇ和 Ｈ位 点 的构 象具有重 要 的作用．通过对构象 的统计分析发 现 ， 残基 Ｐ ｈ ｅ ８和 Ｔ ｙ ｒ ｌ ０ ８与 Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １ Ｂ酶对抑制剂的选择性密切相关．
近 的研 究结 果表 明 ， Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １ 在 多种人 类肿 瘤 （ 包 括膀 胱 癌 、口腔 癌 、食 道 癌 、 肺 癌 、肾癌 、结肠 癌 、卵
巢癌 、 睾丸癌和胃癌等） 细胞中存在过度表达的现象 引 ．因此， Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １ 可作为恶性肿瘤 的标志物 ， 其
耐药性 及 与肿瘤 的关 系链 已成 为肿瘤 防 治相关 领域 的研 究 热点 ．此外 ，Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １的基 因多 重性 在 肿瘤 的 形成 过 程 中 也 起 着 重 要 的作 用．迄 今 已发 现 的 Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １等 位 基 因 蛋 白有 Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １ Ａ（ Ｉ ｌ ｅ １ ０ ４ ／ Ａ ｌ ａ ｌ １ ３ ） ， Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １ Ｂ （ Ｖ ａ ｌ １ ０ ４ ／ Ａ ｌ ａ ｌ １ ３ ） ， Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １ ｃ （ Ｖ ａ ｌ １ Biblioteka Baidu ４ ／ Ｖ ａ ｌ １ １ ３ ） 和Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １ Ｄ（ Ｉ ｌ ｅ ｌ ｏ ４ ／ Ｖ ａ ｌ ｌ １ ３ ） 等 ４种 ．Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １ 的基 因多 重态 可引起 其所 表达 的相应 的酶活性 的不 同 ， 进 而导 致解 毒 功 能发 生改 变 ， 从 而增 加 特定 肿 瘤 的发生 概率 ．例 如 ， 在 膀胱癌 、睾丸癌 和乳 腺癌 中 ，常发 现 Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １ Ｖ ａ ｌ ｌ ０ ４基 因 型 的过 度表 达 ．从 已 测得的 Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １ Ａ， Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １ Ｂ和 Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １ Ｃ等 ３种蛋 白的晶体结 构 以及 Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １ Ａ与一些 抑制 剂 （ 如利尿
出最佳的结合构象 ， 考察了蛋 白与抑制剂相互作用的具体模式 ， 确定了重要 的氨基酸残基 ， 为其催化 机理的研究提供了可靠的理论依据．
人 类谷 胱 甘 肽硫 转移 酶 家族 等 位 基 因蛋 白 Ｂ与 抑 制 剂 作 用 模 型 的 理 论 研 究
徐 钰 ， 崔颖璐 ， 郑清川 ，张红 星 ，
（ 吉林大学理论化学研究所 ， 理论化学计算 国家重点实验室 ，长春 １ ３ ０ ０ ２ １ ）
摘要
采用分 子动 力学模拟方法 系统地研究 了谷胱甘肽硫转移酶 家族 （ Ｇ ｌ ｕ ｔ ａ ｔ ｈ ｉ ｏ ｎ ｅ Ｓ － ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ａ ｓ ｅ ｓ ， Ｇ Ｓ Ｔ ｓ ） 的等
关键词 谷胱甘肽硫转移酶 ；分子 动力学模 拟 ； 结合模式 ； 利尿 酸；抑制剂
中图 分 类 号 Ｏ ６ ４ １ 文 献 标 志码 Ａ
谷 胱甘 肽 硫 转移 酶 （ Ｇ ｌ ｕ ｔ ａ ｔ ｈ ｉ ｏ ｎ ｅ Ｓ － ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ａ ｓ ｅ ｓ ，Ｇ Ｓ Ｔ ｓ ，Ｅ ． Ｃ ． ２ ． ５ ． １ ． １ ８ ） 是 由多个 基 因编 码 组成 的 、
系的研究中［ ２ ４ － ２ ６ ］ ． 本文通过分子力学和分子动力学模拟方法研究了 Ｅ Ａ及其两种不 同结合模式 的谷胱
甘肽（ Ｇ Ｓ Ｈ ） 共轭物 ［ Ｅ Ａ Ｇ （ Ｉ ） ， Ｅ Ａ Ｇ （ ０ ） ］ 与Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １ Ｂ之间的相互作用 ， 并对这些带有不 同底物结合方
式的复合物进行 了长程分子动力学优化． 通过对所得动力学轨迹的相互作用能的计算和氢键分析确定
酸， Ｅ ｔ ｈ ａ ｃ ｒ ｙ ｎ ｉ ｃ ａ ｃ ｉ ｄ ， Ｅ Ａ ） 所形成的复合物的晶体结构 ＿ ２ 可以看出， Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １ 及其等位基因蛋 白酶的单
体 中至少 包含 两个 活性 位点 区域 ，即区域 Ｇ与 区域 Ｈ＿其 中区域 Ｇ为谷胱 甘肽 特有 的结合 区域 ，亲 电
具 有多 种生 理功 能 的家族酶 ．该 家族 酶广 泛分 布于 哺乳动 物体 内 ，并通 过 对有 毒 化合 物 的亲 核攻 击 的 促 进作 用而 参 与细胞 解毒 过程 ¨ Ｊ ．根 据生物 化学 、 免 疫学 和其结 构性 能 ， 可将 Ｇ Ｓ Ｔ ｓ 家族 分 为 ７个独 立 的类别 ’ ．其 中 ７ ｒ 家族 中的成员 Ｇ Ｓ Ｔ Ｐ １因与肿 瘤耐 药性 密 切相 关 的异 常表 达 而被 广 泛 研究 Ｊ ．最