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芳香化酶催化雄激素向雌激素的生物轉化
閱讀：6355 發布時間：2012-9-27芳香化酶 （aromatase, 也即CYP19A）, 是體內負責雌激素生物轉化的限速酶, 它能將雄激素催化雌激素, 如圖1所示。因而通過抑制芳香化酶活性調節雌激素在體內的合成, 成為治療乳腺癌的另一途徑。20世紀70年代就報道了*批具有芳香化酶抑制作用的化合物[5]。隨后的研究發現, 這些化合物對芳香化酶的選擇性以及作用強度都不高。目前已有高活性和高選擇性的第三代芳香化酶抑制劑被發現, 其中已有3個化合物被美國FDA批準上市。已有實驗數據證明對于絕經后婦女, 單一芳香化酶抑制劑治療的療效優于他莫昔芬[6], 因此, 芳香化酶抑制劑的作用越來越受到重視。 近來年芳香化酶的結構和催化作用機制的研究都有了突破性進展, 其抑制劑的來源和結構種類也有了較大的發展。本文簡要介紹了芳香化酶的結構和催化機制, 綜述了近年來對芳香化酶具有抑制作用的甾體及非甾體類化合物, 著重介紹了芳香化酶的非甾體類抑制劑, 并分析了各類化合物的構效關系。
芳香化酶催化雄激素向雌激素的生物轉化
芳香化酶的結構 2009年, *個芳香化酶和其天然底物雄烯二酮復合物的晶體結構被成功解析[7], 這為闡明芳香化酶的催化機制以及抑制劑發現提供了基礎。晶體結 構 （PDB號: 3EQM） 顯示芳香化酶的活性口袋大約為400 Å3 （1 Å = 0.1 nm）, 底物雄烯二酮以一種舒展的構象結合在其中。芳香化酶包含一個血紅素基團和由503個氨基酸殘基組成的多肽鏈, 折疊方式和其他細胞色素P450的晶體結構高度相似, 由12個α螺旋和10個β片段組成, 如圖2所示。底物雄烯二酮的17位羰基氧與酶β3環上的Met374形成一個距離為2.8 Å的氫鍵, 與Arg115的NH1有一個弱的結合 （3.4 Å）; 3位羰基氧與Asp309形成一個約為2.6 Å的氫鍵。此外, 還有多個氨基酸殘基圍繞在底物周圍, 組成了芳香化酶的活性口袋。晶體結構顯示[8]: F螺旋、I螺旋、K螺旋-β3環、β3環、β8-β9環、B-C環是構成活性口袋的主要二級結構, 而Arg115、Ile133、Phe134、Phe221、Trp224、Ala306、Thr310、Val370、Val373、Met374和Leu477等氨基酸殘基都與雄烯二酮有直接的范德華作用。 芳香化酶的308號殘基是脯氨酸, 這是芳香化酶的*結構, 其他的P450酶在此位置均被其他殘基占據。Pro308使芳香化酶I螺旋的主線產生3.5Å左右的偏移, 從而使得酶的活性位點更加易于與雄烯二酮的結合。該結構也能穩定Ala306和Thr310之間的氫鍵以及Asp306與水所形成的氫鍵作用。Zhou 等[9]將Pro308突變為Phe后, 芳香化酶催化被標記 底物雄烯二酮的Km值由50.2 nmol·L−1減小為16.1 nmol·L−1。Ser478也是影響底物催化活性的殘基, 它通過兩個水分子與Arg192形成一個氫鍵網絡。Hong等[10]通過突變實驗研究了Ser478和His480對底物催化的影響, 結果顯示S478A、S478T、H480K、H480Q這幾種突變體催化的產物19-羥基雄烯二酮和19-氧雄烯二酮的含量均比野生型中的含量高。
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