神经毒剂的作用机理-2.ppt

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1、（三）乙酰胆碱酯酶抑制剂1、乙酰胆碱酯酶的结构与功能1、乙酰胆碱酯酶的结构与功能（1）AChE的基因结构及分子多态性AChE均由单个Ace编码。在不同生物间Ace结构存在差异。人、鼠等，6个外显子（基因上含有蛋白质编码信息的部分，每个外显子均编码一个完整蛋白质的特定部分）、5个内含子（基因中除了外显子，剩余的DNA序列就构成了内含子，内含子被转录成RNA，但是接着就被剪切掉，因此内含子不编码蛋白质。）分布在4.5-4.7kb的碱基序列内；按蚊和黑尾果蝇，9个内含子和l0个外显子，其总长度分别为23kb和34kb。（三）乙酰胆碱酯酶抑制剂AChE是一大分子糖蛋白，糖基约占1

2、5％。AChE按其分子特征可分为球型（对称型）及尾型（不对称型）。球型单体(G1)分子量约70-80kD，单体通过单一的链间二硫键装配成二聚体(G2)，两个二聚体通过范得华氏力结合为四聚体(G4)。球型四聚体通过加入三股胶原样尾而成为尾(collagen-liketail)型四聚体（A4）。胶原性尾可通过二硫键直接与四聚体中的二聚体相连。每一个尾有三个联接点，可分别形成尾型八聚体(A8)及十二聚体(A12)。（1）AChE的基因结构及分子多态性球形分子依据其溶解性又可分为两亲分子(G-amphiphilic)和非两亲分子(G-nonamphiphilic)。AChE羟基末

3、端3种不同类型的疏水结构域对应于3种不同的酶分子：I型；Ⅱ型；尾部疏水性AChE。昆虫，AChE简单，缺少胶质样尾的不对称分子和球形的四聚体分子，主要以GPL（乙醇胺-多聚糖-磷脂酰肌醇）锚着于膜上的二聚体形式存在，其次是GPL单体，另有极少量非两亲的二聚体和单体分子。（1）AChE的基因结构及分子多态性同一生物的不同AChE分子，其分子大小、形状、溶解性等理化性质存在差异，但这些不同的酶分子却具有相同的底物催化特性，其原因在于AChE氨基端的氨基酸序列在不同酶分子之间完全相同。该相同的氨基酸序列包含了AChE完成其催化功能所必须的所有氨基酸残基。因此，该段相同的氨基酸序

4、列也叫做AChE的催化亚基。与催化亚基羧基端连接的不同结构域决定着酶分子的类型和酶分子的理化特性。（1）AChE的基因结构及分子多态性（2）AChE的分布主要分布在神经肌肉组织。昆虫：中枢神经；肌肉、血淋巴脊椎动物：中枢、周围神经组织中的AChE主要是球型。电鳐肌肉中的AChE几乎全部为A12型。哺乳动物肌肉AChE呈多型性，主要为A12AChE，也含有其他分子型AchE。催化亚基是由15个α螺旋、11个中央混合β折叠和一个N端的短的3束β折叠组成的大小为45Å×60Å×65Å的椭球形分子；α螺旋、β折叠片在晶体中的含量分别为15％、30％，β折叠片位于椭球形分子的中央而

5、被α螺旋所包围。该分子结构最明显的特点是在球形分子的表面有一向内凹陷的又深又窄的“峡谷”(gorge)，峡谷的深度达到20Å，相对于入口处其底部更加扩展。（3）AChE酶蛋白结构及功能位点（3）AChE酶蛋白结构及功能位点AChE是一个异构化酶，它有三类作用部位：催化部位、结合部位及异构化部位。催化部位和结合部位构成该酶的活性中心。催化部位：又叫酯动部位，对乙酰胆碱、有机磷和氨基甲酸酯发生酰化都在这个部位，丝氨酸的OH基；结合部位：催化部位周围的许多氨基酸残基都有可能成为结合部位，主要有阴离子部位、疏水部位、电荷转移复合体部位、靛酚结合部位、巯基结合部位等；异构化部位：又

6、叫外周离子部位。（3）AChE酶蛋白结构及功能位点7个功能位点：①催化三联体。AChE的催化中心的3个氨基酸残基：第200位的丝氨酸(S200)、第327位的谷氨酸(G327)、第440位的组氨酸(H440)均位于峡谷内，活性中心峡谷。这3个氨基酸组成称为催化三联体，即Ser200-Glu327-His440。在水解Ach时，位于谷底向上0.4nm处的活性位点Ser200的羟基靠近Ach羰基的碳原子，羰基上的氧通过氢原子结合到Glu119、Tyr121或Ala201位的两个酰胺骨架上而得到稳定。底物Ach的季铵离子通过静电作用和AChE的阴离子亚位点结合。而Ach的亲电子

7、羰基碳原子分两步与AChE中酯动部位的Ser的羟基发生作用。首先是酶与底物结合形成可逆的复合体，Ser的羟基攻击Ach的亲电子羰基上的碳原子，导致酶被乙酰化和释放胆碱；第二步是水分子中电负性的氧原子进攻乙酰化基团中的亲电子的碳原子，形成正常的酶和乙酸。（3）AChE酶蛋白结构及功能位点7个功能位点：②胆碱结合部位。峡谷内壁四周的芳基氨基酸残基在AChE与底物的结合过程中起重要作用。第84位的色氨酸(W84)、330位的酪氨酸(Y330)或苯丙氨酸(F330)、442位的酪氨酸(Y442)，其中的任何1个定向致突变，都显著的降低