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《新型乙酰乳酸合成酶_ALS_抑制剂作用机理的研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、杂草科学2009年第3期—1—新型乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂作用机理的研究进展郑培忠,沈健英(上海交通大学农业与生物学院,上海200024)摘要:ALS抑制剂类除草剂具有活性高、选择性强、对哺乳动物安全等优异特点,因而倍受各国政府、工农业界、学术界以及公众的关注。本文通过对ALS抑制剂及其致毒机制的理论研究,对ALS抑制剂的作用机理做了详细的阐述,力求反映ALS抑制剂的最新研究进展和发展动态,为进一步推动ALS抑制剂的发展及ALS相关基因功能的研究提供理论支持。关键词:乙酰乳酸合成酶(ALS);ALS抑制剂;复合物;作用机理;模式+中图分类号:S157.42文献标志码:A文章编
2、号:1003-935X(2009)03-0001-05植物氨基酸合成中的关键酶一直是新型除草剂在缬氨酸和亮氨酸的合成中催化二分子丙酮酸生成研发中重要的靶标酶,在除草剂的研究和应用领域乙酰乳酸和二氧化碳,在异亮氨酸的合成中催化一中,通过抑制氨基酸生物合成中关键酶的活性而发分子丙酮酸与一分子丁酮酸生成2-乙醛基-2-[3]生作用的除草剂占很大比重,而靶标乙酰乳酸合成羟基丁酸和二氧化碳。酶(ALS)抑制剂类除草剂是目前开发最活跃的领域生物化学、遗传学和田间实际应用已经证明它[4]之一。ALS抑制剂具备生物活性高、杀草谱广的优是一种重要的除草剂作用靶标。若ALS酶活性点,由于其作用靶标AL
3、S酶不涉及人和动物,因此受到抑制,将造成支链氨基酸合成受阻,进而影响蛋该种除草剂对人和动物具有很高的安全性。[5]白质合成及植物生长。人们在大肠杆菌、鼠伤寒本文对ALS酶及其晶体结构研究的进展作了沙门氏菌、酵母、真菌、藻类、植物中发现了多种ALS简要的概括,在作用机理上通过ALS酶和ALS抑制酶,目前研究的最为透彻的是大肠杆菌体内的乙酰剂形成的复合物的研究以及作用模型的研究分别展乳酸合成酶。大肠杆菌中的ALS是一个四聚体,由开了论述,并进一步分析论证了ALS抑制剂所呈现2个大亚基和2个小亚基组成,大亚基的分子量约的非功能抑制剂的作用模式。除草剂通过与酶通道为60kd,小亚基的分子量
4、约为10～20kd[6]。另外,内部残基连接,阻塞底物进入活性位点从而抑制了大肠杆菌体内的乙酰乳酸合成酶分为三种同工酶,酶的活性。这些研究对进一步理解除草剂与靶分子[7]分别称为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。它们的区别主要体现在的作用方式具有重要的指导作用,同时也深一层的动力学特性、底物特异性、对终产物抑制的敏感性以解释了ALS抑制剂间的差异性选择机理,对除草剂及调节亚基大小等方面的差别。例如,ALSⅡ和的分子药物设计具有重要意义。ALSⅢ对嘧磺隆敏感,但ALSⅠ型却对其具有较为[8]1ALS酶及其结构明显的抗性。ALS晶体结构的确立为进一步研究其活性中心乙酰乳酸合成酶(acetolactates
5、ynthetase,ALS)和作用、调控机理打下坚实的基础。酵母(Saccharo2也称乙酰羟酸合成酶(acetohydroxyacidsynthetase,mycescerevisiae)ALS的晶体结构已经被初步推断和[1-2]AHAS),是支链氨基酸合成中的一个关键酶。[9]发表(图1)。ALS晶体中包含有二聚体、2分子2++FAD、2分子TPP、2个Mg、2个K、3个磷酸根和收稿日期:2009-01-15[10]325个结晶水。酵母ALS晶体的每个单体由3基金项目:上海市自然科学基金(编号:07ZR14057)。个结构域组成,分别为α结构域(85-269)、β结构作者简介:
6、郑培忠(1985—),男,硕士研究生,研究方向:藻类毒理。[9]通讯作者:沈健英(1965—),女,博士,副教授,硕士研究生导师,研域(28-458)和γ结构域(473-643)。其结构中究方向为杂草学、除草剂毒理及野生资源开发。Tel:(021)心区由2个α螺旋结构域和2个γ转角结构域组34206625;E-mail:jyshen88@sjtu.edu.cn。成,而β域处于末端仅起一定的稳定二聚体结合部—2—杂草科学2009年第3期[11]。位的作用单体含1分子黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD),据推测,酵母ALS晶体有2个活性部位,他们分别位于FAD能防止羟乙基-TPP中间产物的质子
7、化。当除酶的相对两侧,每一个活性部位都与两个单体的氨草剂与ALS作用时,形成了一个束缚口袋。这个束[12]基酸残基相接。ALS的反应离不开硫胺素焦磷缚区域很大,包括除草剂的离子区域、疏水部分和缺2+2+酸(TPP)和金属离子(Mg)的参与,ALS与Mg电子杂环部分。除草剂的杂环部分与酶的醌结合部2+[14]之间、TPP与Mg之间的关系见图1,同长的虚线表位相互作用。ALS晶体结构阐明了活性部位的2+示到Mg的距离,约2.0～3.0A。TPP位于两个单位置,为新除草剂的
