AST类似物离体生物活性测定(4)

(1)AST-A型(蜚蠊型),它的C末端有一共同经酰胺化的氨基酸序列:Y/FXFGL。在离体条件下可以抑制卵黄蛋白原合成,又能刺激淀粉分解酶和蔗糖分解酶的


(1)AST-A型(蜚蠊型),它的C末端有一共同经酰胺化的氨基酸序列:Y/FXFGL。在离体条件下可以抑制卵黄蛋白原合成,又能刺激淀粉分解酶和蔗糖分解酶的活性,从而达到抑制保幼激素合成的目的。

(2)AST-B型(蟋蟀型),它的C末端是一酰胺化的W(X)6W序列。在离体条件下,能一直后肠及输卵管的自发性收缩。

(3)AST-C型(蛾型),最初从烟草天蛾体内分离纯化出来。它的C末端序列属于PISCF家族。在果蝇体内具有心动抑制剂的活性。

这三类AST中,A型研究的最多也最清楚。科学家从太平洋折翅蠊中分离得到了13个蜚蠊型AST(Dippu-AST)。这13个AST都能够抑制保幼激素(JH)的生物合成。

蜚蠊型AST在蟑螂体内以皮摩尔级别高效抑制JHs的生物合成过程,达到调控蟑螂生长发育的目的。尽管AST在离体条件下具有很高的生物活性,但天然多肽具有易降解、运输功能差等缺点,妨碍了AST直接作为药剂进行害虫防治[14]。

Hayes等以Dippu-AST 4(DRLYSFGL-NH2)为先导物,用L-Ala和D-氨基酸逐一取代每一个残基,结果表明不同取代的肽活性不一:酪氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸和亮氨酸的侧链大小对生物活性有较大的影响;丝氨酸、苯丙氨酸和亮氨酸的手性与AST的生物活性有着密切的联系[16]。

Nachman等在Hayes等人的研究基础上,以非天然氨基酸Aic、Cpa和Bzd取代Dippu-AST 6(ARPYNFGL-NH2)某些氨基酸残基模拟A型C端五肽的β-转角构象,设计合成4个化合物,结果表明修饰物的生物活性仍然部分保留,其抗酶解的能力有了不同程度的提高[14,17]。

Piulachs等将亚甲基酮和亚甲基胺的结构引入了Dippu-AST 5中,发现两种类似物活性与Dippu-AST 5接近。活体实验结果表明,亚甲基胺系列的活性比Dippu-AST 5要高[18]。

国内对AST研究的最多的是中国农业大学杨新玲教授课题组。与国外的研究者不同,他们以C端五肽(Y/FXFGL-NH2)为先导物,设计了一系列的AST类似物,测试了活体活性,并研究了构效关系。他们通过对C端五肽的结构改造,发现活性AST类似物的设计需要满足以下要求:(1)Y/F残基的对羟基苯基/苯基用(取代)芳香环替代;(2)FGLa片段保留;(3)芳香环和FGLa片段用一个“桥”连接(图1.1)[19]。

图1.2 活性AST类似物的结构通式

在此基础上,他们设计、合成了一系列AST类似物,研究了这些化合物的定量构效关系[20-24]。并且他们还以C端五肽为先导,合成了非肽模拟物[25]。在害虫防治应用研究方面,他们发现化合物H17可以通过体表涂抹的方式,抑制成虫JH生物合成,影响卵的发育[26]。

杨新玲教授课题组张莉副教授在AST受体模建方面也做出开创性的工作。他们以2012年报道的GPCR晶体结构鼠μ-肽受体(pdb ID:4DKL)和人肽受体(pdb ID:4EA3)作为模板蛋白,构建了Dippu-AstR的三维结构,并进行了模型验证。以所构建的受体模型开展与小分子天然AST的分子对接研究,初步结果表明,4个化合物离体活性的实验值与Dippu-AstR受体的结合能有较好的相关性。

国内外学者的研究表明通过合理设计得到的AST类似物能够保留AST原有的离体活性,同时提升了其抗酶解的能力,增加活体活性。AST受体模建研究为进一步的靶标导向的分子设计扫清了障碍。

1.4 其他重要肽类激素

1.4.1 促前胸腺激素和抑前胸腺激素

在昆虫蜕皮的早期阶段,主要受三种激素调控,即促前胸腺激素、蜕皮激素和保幼激素。促前胸腺激素是由脑神经细胞分泌,并由心侧体神经体液释放,刺激前胸腺分泌蜕皮激素。蜕皮激素分泌到淋巴液中并与昆虫体内的保幼激素协同作用,蜕皮激素作用于真皮以引起新表皮开始产生作用。真皮与老表皮分离,随后蜕皮液渗入蜕皮间隙,此时DNA合成,并且分裂出新的细胞。当产生新表皮的外层后,蜕皮液中的消化酶被激活,老表皮的内层被降解,导致昆虫的蜕皮和变态。新表皮的形成取决于保幼激素的量:当保幼激素含量高时,发生蜕皮行为,形成新表皮产生幼虫;当咽侧体为非活动腺体时,保幼激素含量降低则发生变态[27]。