阿卡他定类α-淀粉酶抑制剂构效关系的研究

以阿卡波糖（Acarbose）为代表的α-糖苷酶抑制剂是目前临床上口服降糖药物中应用最广泛的一线药物，其能直接延缓肠道中淀粉和寡糖的消化和吸收，进而有效降低餐后高血糖。利用α-糖苷酶抑制剂高通量筛选平台，我们从5000株放线菌中筛选得到了一株能分泌α-淀粉酶抑制剂的天蓝黄链霉菌ZG0656。该菌能产生一类新的阿卡他定类化合物，其中阿卡他定III03是迄今发现的抑制效果最强的α-淀粉酶抑制剂，其相对抑制强度为阿卡波糖的260倍，Ki可以达到8nM。本项目将克隆表达人胰腺α-淀粉酶，从链霉菌ZG0656发酵液中分离纯化出一系列阿卡他定类化合物，培养其与α-淀粉酶的共结晶，研究该类抑制剂与α-淀粉酶的结合规律，阐明阿卡他定类α-淀粉酶抑制剂的构效关系，从结构生物学的角度揭示阿卡他定类化合物具有高抑制活性的原因，为开发生物活性更强的α-淀粉酶抑制剂类药物奠定良好的理论基础。

根据项目合同书的要求，利用毕赤酵母表达系统成功克隆、表达、纯化了人胰腺α-淀粉酶（HPA），并成功建立了人胰腺α-淀粉酶蛋白质晶体的培养方法；从天蓝黄链霉菌ZG0656发酵液中分离纯化得到4种阿卡他定单体，即AI03、AII03、AIII03和AIV03，摸索出一套适合阿卡他定类化合物的分离纯化方法；成功培养出阿卡他定类α-淀粉酶抑制剂（AI03、AII03、AIII03和AIV03）与人胰腺α-淀粉酶的共结晶，通过X-射线衍射技术收集晶体数据；对共结晶结构进行解析，首次报道了AI03、AII03、AIII03和AIV03与HPA活性中心的结合模式，四个阿卡他定单体在HPA活性中心均发生了不同程度的重排，使其分子中的acarvision母核结合于HPA的-1至+1糖环结合位点，从而抑制HPA正常的水解性能；结合酶学动力学研究结果，发现能够完全占据淀粉酶活性中心7个糖环结合位点的化合物（AII03和AIII03）抑制活性最强，基本阐明了阿卡他定类淀粉酶抑制剂的构效关系，为新型α-淀粉酶抑制剂类药物提供了理论基础。本项目共发表文章12篇，其中，SCI收录论文7篇，影响因子大于3.0论文2篇。