亞氨基噠嗪類(lèi)衍生物對(duì)人與昆蟲(chóng)GABA受體的選擇性研究

陳佳麗 ，翟 納 ，陳 達(dá) ，王秀美 ，田亞鋒 ，鄭小嬌 ，劉根炎*

1.武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院，湖北 武漢 430205；

2.綠色化工過(guò)程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（武漢工程大學(xué)），湖北 武漢 430205

γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）是生物體神經(jīng)系統(tǒng)中重要的抑制性傳導(dǎo)遞質(zhì)，通過(guò)與兩類(lèi)GABA受體（離子型和代謝型）結(jié)合而發(fā)揮生理作用。GABA受體是一種多功能的藥物作用靶標(biāo)，與諸多神經(jīng)性疾病密切相關(guān)［1-2］。離子型GA?BA受體屬于配體門(mén)控氯離子通道，是重要的殺蟲(chóng)劑作用靶標(biāo)之一，如氟蟲(chóng)腈和林丹等均是作用于該受體的商品化農(nóng)用殺蟲(chóng)劑［3-4］。因此，離子型GABA受體一直是相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

離子型GABA受體屬于Cys-loop超家族的一員，一般由5個(gè)同源或異源的亞基構(gòu)成。每個(gè)亞基含有1個(gè)較長(zhǎng)的N-端胞外區(qū)、4個(gè)疏水的跨膜區(qū)（TM1-TM4）和1個(gè)胞內(nèi)區(qū)［5］。GABA的結(jié)合位點(diǎn)位于親水的胞外區(qū)，第二跨膜區(qū)（TM2）的大多數(shù)氨基酸殘基參與形成了離子通道。GABA與受體結(jié)合后，離子通道打開(kāi)，氯離子流入細(xì)胞內(nèi)部，使細(xì)胞膜超極化，從而對(duì)生物體的神經(jīng)傳導(dǎo)產(chǎn)生抑制作用。2014年，Miller等［6］成功解析了人類(lèi) GABA受體一個(gè)亞型（β3同源五聚體）的三維結(jié)構(gòu)，這一發(fā)現(xiàn)為GABA受體的研究提供了重要的科學(xué)依據(jù)。目前，19個(gè)哺乳動(dòng)物GABA受體的亞基已被鑒定［1］。對(duì)昆蟲(chóng)而言，至今只發(fā)現(xiàn)了3種亞基：RDL（resistance to dieldrin，RDL 亞基），GRD（gly?cine-like receptor，過(guò) 氨 酸 受 體 ）和 LCCH3（li?gand-gated chloride channel homologue 3，配體門(mén)控氯離子通道同系物3）［7-8］。研究表明，這三種亞基中只有RDL可以形成功能性的GABA門(mén)控氯離子通道［9］，因此昆蟲(chóng)GABA受體也被稱為RDL受體。

傳統(tǒng)作用于GABA受體的殺蟲(chóng)劑，均屬于該受體的非競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑［3］，能直接作用于離子孔道，阻滯氯離子內(nèi)流，最終導(dǎo)致昆蟲(chóng)神經(jīng)興奮無(wú)法抑制而死亡。其中典型的芳基吡唑類(lèi)殺蟲(chóng)劑氟蟲(chóng)腈自20世紀(jì)90年代成功上市后，得到了廣泛應(yīng)用，也引起了研究人員的廣泛關(guān)注。但由于長(zhǎng)期使用，多種害蟲(chóng)已對(duì)該類(lèi)殺蟲(chóng)劑產(chǎn)生不同程度的抗藥性［3-4，10］。研究表明靶標(biāo)GABA受體發(fā)生抗性突變是害蟲(chóng)產(chǎn)生抗性的主要機(jī)制之一，褐飛虱和小菜蛾等害蟲(chóng)GABA受體第二跨膜區(qū)的關(guān)鍵氨基酸會(huì)產(chǎn)生A’2S和A’2N等突變，從而使這些害蟲(chóng)對(duì)氟蟲(chóng)腈類(lèi)殺蟲(chóng)劑產(chǎn)生數(shù)百倍的抗藥性［4，10］。GA?BA受體競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑與非競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑具有相似的功能，均可使氯離子通道呈關(guān)閉狀態(tài)，從而產(chǎn)生殺蟲(chóng)活性，但二者的結(jié)合位點(diǎn)和作用機(jī)制不同［11］。傳統(tǒng)的非競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑直接作用于跨膜區(qū)從而阻滯氯離子通道，而競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑作用于胞外區(qū)，與GABA競(jìng)爭(zhēng)同一結(jié)合位點(diǎn)，使GABA無(wú)法達(dá)到作用位點(diǎn)而導(dǎo)致氯離子通道無(wú)法開(kāi)啟。因此，GABA受體競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑不會(huì)受現(xiàn)有抗藥性機(jī)制的干擾，是研發(fā)高效新型殺蟲(chóng)劑的潛在對(duì)象。

目前關(guān)于昆蟲(chóng)GABA受體競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑的報(bào)道較少。Gabazine是大鼠GABAA受體一個(gè)典型競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑［12］，有報(bào)道證明Gabazine對(duì)昆蟲(chóng)GABA受體也具有一定的拮抗效應(yīng)［13-15］。Ozoe課題組發(fā)現(xiàn)在Gabazine噠嗪環(huán)的3位引入芳香基團(tuán)會(huì)使其對(duì)昆蟲(chóng)GABA受體的競(jìng)爭(zhēng)性拮抗活性明顯增加［16-17］（圖1），但未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道該類(lèi)化合物的殺蟲(chóng)活性。Fr?lund課題組設(shè)計(jì)并合成了多個(gè)系列的五元雜環(huán)類(lèi)化合物，包括異噁唑類(lèi)、異噻唑類(lèi)和吡唑類(lèi)等，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明這些化合物均是哺乳動(dòng)物GABAA受體競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑［18-20］。除此之外，Rahman等［17］研究發(fā)現(xiàn)氰基可能為噠嗪環(huán)1位羧酸的生物電子等排體。因此經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)修飾的亞氨基噠嗪類(lèi)衍生物有潛力開(kāi)發(fā)為昆蟲(chóng)GABA受體競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑的先導(dǎo)化合物。

圖1 Gabazine及其衍生物化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1 Chemical structures of gabazine and its derivatives

昆蟲(chóng)GABA受體的三維晶體結(jié)構(gòu)還未見(jiàn)報(bào)道。本研究采用同源模建的方法，以人GABAAβ3受體的晶體結(jié)構(gòu)為模板，分別構(gòu)建家蠅（Musca domestica）、褐飛虱（Laodelphax striatellus）和斜紋夜蛾（Spodoptera litura）的RDL GABA受體以及人（Homo sapiens）的α1β2γ2 GABA受體模型，然后將昆蟲(chóng)GABA受體競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑亞氨基噠嗪類(lèi)衍生物與所建模型進(jìn)行對(duì)接，研究亞氨基噠嗪類(lèi)衍生物與兩種農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)、一種衛(wèi)生害蟲(chóng)和一種哺乳動(dòng)物GABA受體的結(jié)合模式和作用機(jī)理。我們期望從分子水平預(yù)測(cè)和闡釋亞氨基噠嗪類(lèi)衍生物在昆蟲(chóng)和哺乳動(dòng)物的GABA受體中選擇性機(jī)理，為研發(fā)高效、低毒的作用于GABA受體的新型殺蟲(chóng)劑提供理論指導(dǎo)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

本研究所涉及的分子模擬實(shí)驗(yàn)均使用Win?dows版 SYBYL-X 2.1軟件（Tripos Inc.，St.Louis，MO，USA）完成。如未做特殊說(shuō)明，所用參數(shù)均采用默認(rèn)值。

1.1 目標(biāo)序列和模板選擇

為構(gòu)建目標(biāo)蛋白的三維模型，通過(guò)對(duì)Uni?ProtKB數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行搜索，尋找到3種目標(biāo)昆蟲(chóng)（家蠅、褐飛虱和斜紋夜蛾）和1種哺乳動(dòng)物（人）的GABA受體的亞基序列，編號(hào)分別如下：1）家蠅RDL亞基序列編號(hào)Q75NA5；2）褐飛虱RDL亞基序列編號(hào)Q0ECT5；3）斜紋夜蛾RDL亞基序列編號(hào)G8IIS8；4）人GABA受體α1亞基序列編號(hào)P14867，β2亞基序列編號(hào) P47870，γ2亞基序列編號(hào)P18507。

對(duì)RCSB Protein Data Bank數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行搜尋，未發(fā)現(xiàn)已經(jīng)解析的家蠅等昆蟲(chóng)的GABA受體三維結(jié)構(gòu)。因此本研究選用人GABAAβ3受體的晶體結(jié)構(gòu)（PDB ID：4COF）為模板，采用同源模建的方法分別構(gòu)建家蠅、褐飛虱和斜紋夜蛾的RDL GA?BA受體及人α1β2γ2 GABA受體的三維模型。

1.2 構(gòu)建亞基

利用SYBYL-X 2.1軟件Biopolymer模塊中的Compare Sequence功能，采用Needleman&Wunsch方法將6個(gè)目標(biāo)亞基序列分別與人GABAAβ3模板序列進(jìn)行比對(duì)，得到序列比對(duì)的6個(gè)MSF文件。在ORCHESTRAR模塊中導(dǎo)入MSF文件，通過(guò)構(gòu)建和分析保守區(qū)、搜索并添加疏水環(huán)區(qū)、添加側(cè)鏈、氫鍵優(yōu)化等步驟分別完成每個(gè)目標(biāo)亞基的構(gòu)建。

1.3 組合模型

通過(guò)分析模板受體人GABAAβ3受體的晶體結(jié)構(gòu)可知，該蛋白是同源五聚的氯離子通道，在構(gòu)建完成所需的目標(biāo)亞基后，需通過(guò)SYBYL-X 2.1軟件Edit/Merge模塊將3種昆蟲(chóng)的5個(gè)亞基和模板受體4COF疊合后依次組成五聚的氯離子通道。由于人α1β2γ2 GABA受體并不是同源寡聚體，所以將人α1β2γ2 GABA受體與模板4COF進(jìn)行比對(duì)，需要將前者的α1、β2和γ2亞基分別疊合到4COF為模板的各個(gè)亞基上，以順時(shí)針?lè)较颍é?）（γ2）（α1）（β2）（γ2）組合構(gòu)建人α1β2γ2 GABA受體（見(jiàn)圖2）。

1.4 模型優(yōu)化

圖2 人α1β2γ2 GABA受體亞基排列的示意圖Fig.2 Schematic diagram of arrangement of human α1β2γ2 GABA receptor subunits

針對(duì)所構(gòu)建的模型，采用能量?jī)?yōu)化與分子動(dòng)力學(xué)兩種方法對(duì)模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以使各模型獲得能量較穩(wěn)定的構(gòu)象。首先在AMBER7 FF99力場(chǎng)下，采用共軛梯度法對(duì)每個(gè)模型進(jìn)行能量?jī)?yōu)化至連續(xù)兩次能量梯度差小于0.005 kcal/（mol·nm）。在此基礎(chǔ)上，使用SYBYL-X 2.1軟件中內(nèi)置的分子動(dòng)力學(xué)模塊Dynamics執(zhí)行動(dòng)力學(xué)模擬，具體參數(shù)為：NPT模式，溫度 300 K，壓力101 325 Pa，步長(zhǎng)1 fs，每2.5 ps取樣一次，總時(shí)長(zhǎng)為500 ps。

1.5 分子對(duì)接

運(yùn)用SYBYL-X 2.1軟件中的Surflex-Docking模塊，自定義氨基酸殘基模式確定受體結(jié)合口袋，其中原型分子（protomol）為結(jié)合口袋，參數(shù)Bloat值和Threshold值確定結(jié)合口袋的形狀及大小。將5個(gè)亞氨基噠嗪類(lèi)衍生物（見(jiàn)圖1）分別與模建得到的家蠅、褐飛虱和斜紋夜蛾的RDL GABA受體及人的α1β2γ2 GABA受體的三維模型進(jìn)行分子對(duì)接，分析昆蟲(chóng)和哺乳動(dòng)物GABA受體正構(gòu)位點(diǎn)與其競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑亞氨基噠嗪類(lèi)衍生物的結(jié)合模式。

2 結(jié)果與討論

2.1 同源模建

通過(guò)序列同源性比對(duì)，我們可以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)蛋白的各亞基序列與模板蛋白β3序列亞基同源性較高，模板4COF每條鏈與3種昆蟲(chóng)的RDL亞基和人GABA受體的α1、β2、γ2亞基序列一致性均大于40%。通常來(lái)說(shuō)，模建蛋白序列與構(gòu)建的目標(biāo)蛋白序列一致性大于30%時(shí)，通過(guò)同源模建方法就可以獲得較為可靠的目標(biāo)蛋白三維結(jié)構(gòu)模型。因此，在本研究中，針對(duì)同源模建家蠅、褐飛虱、斜紋夜蛾的RDL GABA受體和人的α1β2γ2 GABA受體所選取的人GABAAβ3受體作為模板是合理的。

模板蛋白人GABAAβ3受體為5個(gè)同源亞基構(gòu)成的氯離子通道，因而以其為模板構(gòu)建3種昆蟲(chóng)GABA受體結(jié)構(gòu)模型時(shí)需要對(duì)模板蛋白進(jìn)行拆分，取得每一條模板受體亞基。再分別與3種昆蟲(chóng)RDL GABA受體亞基序列進(jìn)行1次序列比對(duì)，模建得到每條亞基，然后將模建得到的亞基分別與模板蛋白的亞基進(jìn)行疊合，組合成最終的蛋白模型，如圖3所示。人α1β2γ2 GABA受體則需要分別對(duì)α1、β2和γ2亞基進(jìn)行序列比對(duì)，再將模建所得的各亞基按順時(shí)針?lè)较颍▓D2）分別疊合到模板蛋白的亞基上，組合成為人α1β2γ2 GABA受體結(jié)構(gòu)模型，見(jiàn)圖 3（d）。

圖3 模建的GABA受體三維模型：（a）家蠅，（b）褐飛虱，（c）斜紋夜蛾，（d）人α1β2γ2Fig.3 Three-dimensional models of constructed GABA receptors：（a）housefly，（b）small brown planthopper，（c）common cutworm，（d）human α1β2γ2）

在能量?jī)?yōu)化方面，利用SYBYL-X 2.1軟件中內(nèi)置的分子動(dòng)力學(xué)模塊Dynamics對(duì)所構(gòu)建的4個(gè)受體模型分別進(jìn)行了500 ps的分子動(dòng)力學(xué)模擬。所構(gòu)建的家蠅和褐飛虱GABA受體模型在開(kāi)始的80 ps內(nèi)能量變化較大，在隨后的420 ps能量趨于穩(wěn)定化，波幅較穩(wěn)定，基本穩(wěn)定于1 700 kcal/mol和1 900 kcal/mol左右［圖4（a），4（b）］；所構(gòu)建的斜紋夜蛾GABA受體模型在開(kāi)始的60 ps內(nèi)能量快速下降，在接下來(lái)的450 ps能量波幅趨于穩(wěn)定，最后能量基本穩(wěn)定在1 800 kcal/mol左右［圖4（c）］；所構(gòu)建的人α1β2γ2 GABA受體模型能量在開(kāi)始的100 ps內(nèi)下降非常迅速，在隨后的200 ps緩慢下降，在350ps后趨于平穩(wěn)狀態(tài)，基本能量穩(wěn)定在1500kcal/mol［圖4（d）］。這表明，所構(gòu)建的4個(gè)受體模型能量上合理且均較穩(wěn)定。

圖4 GABA受體模型分子動(dòng)力學(xué)能量-時(shí)間圖：（a）家蠅，（b）褐飛虱，（c）斜紋夜蛾，（d）人α1β2γ2Fig.4 Plot of potential energies of GABA receptor models versus simulation time for 500 ps molecular dynamics：（a）housefly，（b）small brown planthopper，（c）common cutworm，（d）human α1β2γ2

在構(gòu)象變化方面，在動(dòng)力學(xué)模擬的最初階段，家蠅、褐飛虱、斜紋夜蛾和人GABA受體的三維結(jié)構(gòu)骨架原子的位置相對(duì)于模型最初構(gòu)象的均方根差值逐漸上升，約350 ps之后，RMSD（Root-Mean-Square Deviation）值分別穩(wěn)定在0.41、0.75、0.44 nm和0.55 nm左右（圖5），表明體系已趨于穩(wěn)定，這進(jìn)一步說(shuō)明了該模型在結(jié)構(gòu)上的合理性。

圖5 GABA受體模型500 ps分子動(dòng)力學(xué)RMSD-時(shí)間圖：（a）家蠅，（b）褐飛虱，（c）斜紋夜蛾，（d）人α1β2γ2Fig.5 Plot of RMSDs of GABA receptor models versus the simulation time for 500 ps molecular dynamics：（a）housefly，（b）small brown planthopper，（c）common cutworm，（d）human α1β2γ2

運(yùn)用SYBYL/ProTable模塊內(nèi)拉氏圖對(duì)所得到模型的構(gòu)象進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證（圖6）。家蠅、褐飛虱、斜紋夜蛾和人受體結(jié)構(gòu)模型的拉氏圖分別如圖 6（a），6（b），6（c）和 6（d）所示。由圖 6 可知，在模建的4種GABA受體結(jié)構(gòu)模型中，超過(guò)99%的氨基酸殘基均處于允許區(qū)域內(nèi)，這驗(yàn)證了4個(gè)受體模型的可靠性。

圖6 GABA受體模型氨基酸Ramachandran圖：（a），家蠅，（b）褐飛虱，（c）斜紋夜蛾，（d）人α1β2γ2Fig.6 Ramachandran graph of GABA receptor models：（a）housefly，（b）small brown planthoppe，（c）common cutworm，（d）human α1β2γ2

2.2 分子對(duì)接

根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，GABA受體競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑的結(jié)合區(qū)域位于膜外區(qū)的正構(gòu)位點(diǎn)，一般由6個(gè)loop區(qū)（A-F）的氨基酸殘基構(gòu)成。由于本研究中所構(gòu)建目標(biāo)蛋白的序列不同，結(jié)合位點(diǎn)的氨基酸殘基也存在一定的差異。對(duì)各個(gè)受體序列和模型進(jìn)行分析，對(duì)接位點(diǎn)的關(guān)鍵氨基酸總結(jié)如下。

1）家蠅和褐飛虱：Phe90（loop A）、Glu148（loop B）、Phe150（loop B）、Ser149（loop B）、Tyr198（loop C）、Tyr53（loop D）、Arg55（loop D）。

2）斜紋夜蛾：Phe88（loop A）、Glu146（loop B）、Ser14（loop B）、Phe148（loop B）、Tyr196（loop C）、Arg198（loop C）、Tyr51（loop D）、Arg53（loop D）。

3）人：Phe89（loop A）、Glu146（loop B）、Ser147（loop B）、Tyr196（loop C）、Arg198（loop C）、Tyr53（loop D）。

本研究采用SYBYL-X 2.1軟件C_score模塊對(duì)亞氨基噠嗪類(lèi)衍生物與所模建的4個(gè)GABA受體對(duì)接結(jié)果分別進(jìn)行評(píng)價(jià)打分。如表1所示，在家蠅和褐飛虱GABA受體中，相對(duì)Gabazine而言，化合物1-4的對(duì)接打分均有所提高，這表明在Gabazine噠嗪環(huán)的3位引入芳香基團(tuán)有助于提高該類(lèi)化合物對(duì)昆蟲(chóng)受體的拮抗活性。其中，化合物3（4-［3-（2-萘基）-1，6-二氫-6-亞氨基噠嗪基］丁酸氫溴酸鹽）在三種昆蟲(chóng)受體中的打分均最高，這一結(jié)果與Rahman等［16-17］的活性測(cè)試結(jié)果基本一致。此外，所有亞氨基噠嗪類(lèi)衍生物（1-4）與三種昆蟲(chóng)GABA受體的對(duì)接打分均高于與人α1β2γ2 GABA受體的對(duì)接打分，這表明亞氨基噠嗪類(lèi)衍生物在哺乳動(dòng)物和昆蟲(chóng)GABA受體之間作用具有差異性，對(duì)昆蟲(chóng)選擇性更好?；衔?與對(duì)人α1β2γ2 GABA受體的對(duì)接得分最低為3.49，這表明化合物3與人α 1β2γ2 GABA受體的結(jié)合不夠穩(wěn)定。

表1 亞氨基噠嗪類(lèi)衍生物與四種GABA受體模型的對(duì)接打分Tab.1 Docking scores of the iminopyridazines in four GABA receptor models

以亞氨基噠嗪類(lèi)衍生物具有最高對(duì)接分?jǐn)?shù)的化合物3為例，分析其與三種昆蟲(chóng)RDL GABA受體及人α1β2γ2 GABA受體模型正構(gòu)位點(diǎn)的結(jié)合模式，具體結(jié)果如圖7所示。從對(duì)接模式來(lái)看，化合物3都是垂直插入三種昆蟲(chóng)GABA受體的正構(gòu)位點(diǎn)，這與文獻(xiàn)中所報(bào)道的GABA受體競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑結(jié)合模式基本符合［14-17］?；衔?與三種昆蟲(chóng)GABA受體對(duì)接構(gòu)象差別較小，具有較相似的結(jié)合模式。以家蠅GABA受體與化合物3相互作用的結(jié)合模式為例，如圖7（a）所示，化合物3的噠嗪環(huán)1位取代的丁酸羰基O原子可以和loop C中Thr194側(cè)鏈上的羥基H原子形成較穩(wěn)定的氫鍵；loop B中的Phe150的骨架羰基O原子作為氫鍵受體，與化合物3中6位取代的亞氨基H形成氫鍵，氫鍵距離為0.178 nm，作用較強(qiáng)?；衔?在斜紋夜蛾和褐飛虱GABA受體的作用位點(diǎn)也可形成相似的氫鍵作用［圖7（b）和7（c）］。除了氫鍵作用外，化合物3中噠嗪環(huán)3位（R2）取代的2-萘基與loop D中的Tyr53中的苯環(huán)產(chǎn)生較強(qiáng)的π-π堆積作用，這也與Rahman等［16］報(bào)道的結(jié)論相吻合。Rahman等［16-17］的研究表明在噠嗪環(huán)的3位引入2-萘基時(shí)，所得衍生物在100 μmol/L時(shí)，對(duì)褐飛虱、斜紋夜蛾和家蠅的GABA受體均表現(xiàn)出較好的拮抗活性。綜上，本研究中所發(fā)現(xiàn)的π-π堆積作用可能是化合物3對(duì)昆蟲(chóng)GABA受體產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)性拮抗作用的的關(guān)鍵之一。此外，loop D中的Arg55側(cè)鏈帶一定的正電性，化合物3中1位取代的羧基帶有負(fù)電，二者之間可以產(chǎn)生靜電作用，loop A中的Phe90和loop C中的Tyr198可與化合物3產(chǎn)生較強(qiáng)的疏水作用，這與LIU等［14-15］文獻(xiàn)中報(bào)道的一致。

在與人的GABA受體模型對(duì)接中，筆者發(fā)現(xiàn)特征氨基酸殘基Arg55、Tyr148、Tyr196和Ser192和化合物3的距離較遠(yuǎn)，未形成氫鍵作用，也未發(fā)現(xiàn)特征的π-π堆積作用（圖7d）。此外，化合物3與昆蟲(chóng)GABA受體的對(duì)接打分是與人GABA受體對(duì)接打分的2倍及以上（表1），說(shuō)明其與昆蟲(chóng)GABA受體結(jié)合更穩(wěn)定。化合物3與家蠅、褐飛虱和斜紋夜蛾GABA受體較穩(wěn)定的結(jié)合模式，可以從一定程度上解釋其與昆蟲(chóng)GABA受體的結(jié)合具有靶標(biāo)專一性，表明該類(lèi)對(duì)昆蟲(chóng)與哺乳動(dòng)物GABA受體具有一定的選擇性。

圖7 化合物3與所構(gòu)建GABA受體模型的分子對(duì)接：（a）家蠅，（b）褐飛虱，（c）斜紋夜蛾，（d）人α1β2γ2Fig.7 Docking results of compound 3 into the constructed GABA receptor models：（a）housefly，（b）small brown planthopper，（c）common cutworm，（d）human α1β2γ2

3 結(jié) 語(yǔ)

本論文以人GABAAβ3受體的晶體結(jié)構(gòu)為模板，通過(guò)同源模建的方法，分別構(gòu)建了2種農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)（褐飛虱和斜紋夜蛾）、1種衛(wèi)生害蟲(chóng)（家蠅）和1種哺乳動(dòng)物（人）的離子型GABA受體的三維結(jié)構(gòu)模型，且經(jīng)能量?jī)?yōu)化、分子動(dòng)力學(xué)、拉氏圖驗(yàn)證了所有模型的穩(wěn)定性和合理性。利用分子對(duì)接方法，研究了GABA受體競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑亞氨基噠嗪類(lèi)衍生物與所構(gòu)建模型的結(jié)合模式和作用機(jī)理。結(jié)果表明亞氨基噠嗪類(lèi)衍生物與3種昆蟲(chóng)GABA受體對(duì)接打分趨勢(shì)基本一致，均高于其與人GABA受體的對(duì)接打分。亞氨基噠嗪類(lèi)衍生物的芳香基團(tuán)可能和昆蟲(chóng)GABA受體中結(jié)合位點(diǎn)loop D區(qū)域的Tyr形成π-π堆積作用，從而增強(qiáng)其結(jié)合能力，這有可能是亞氨基噠嗪類(lèi)衍生物對(duì)昆蟲(chóng)和哺乳動(dòng)物具有選擇性的關(guān)鍵因素之一。本研究從分子水平上預(yù)測(cè)和闡釋了昆蟲(chóng)GABA受體競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑對(duì)昆蟲(chóng)和哺乳動(dòng)物具有選擇性的原因，可以為設(shè)計(jì)新型競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑苗頭化合物提供新思路，為研發(fā)安全、高效的新型農(nóng)藥研發(fā)提供理論指導(dǎo)。