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2-甲-4-氯丙酸(2-(4-chloro-2-methylphenoxy)propanoic acid,mecoprop,MCPP)是一种常用的具有手性的激素型除草剂。随着对手性农药及相关机制的深入认识,相关研究发现具有两个互为镜像的对映体(enantiomer)的MCPP在对靶标双子叶植物的除草活性方面存在显著的手性选择性(chiral selectivity),R型的MCPP是具有显著除草活性的有效体,而S型的除草活性则较为低下。为了探究产生这种选择性差异的主要原因,本研究以两种角度来构建思路和进行实验:首先以核素示踪技术与差速离心方法探究MCPP的两个互为镜像的对映体在双子叶模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中的吸收、运转和亚细胞水平(subcellular-level)的分布规律,再利用计算机辅助药物设计(Computer-aided drug design,CADD)中包含的分子对接方法以及能够构建目标蛋白模型的同源模建手段(Homology Modeling),研究和预测拟南芥中MCPP对应的靶标受体蛋白与两个手性对映体的结合强度与结合情况,拟从配体-受体的结合互作方面揭示产生这种对映体差异的微观原因。探究由立体化学结构差异导致的药物代谢与生物信号传导规律上方面的异同,结合吸收运转、亚细胞分布等实验的结论,为新类型除草剂的研发和手性农药在生物中的生理效应和代谢机制研究提供依据。实验得到的主要结果如下:i.由14C-示踪法支持的MCPP对映体在拟南芥中的吸收、运转及亚细胞分布研究表明,拟南芥对两种14C-MCPP对映体的吸收效率为:R型对映体(90.45±0.25)%,S型对映体(85.75±0.74)%,差异显著。施药后,两种构型的MCPP均更倾向于向下运转。其中R构型在拟南芥植株中的转运情况表现得更缓慢和持久,对应的转运到达各组分平衡位点的时间较S构型更长,转运到植株别的部位的比率相对更高。其中向标记叶位下游转运的数值差异最显著,达平衡时14C-R-MCPP(6.00%±0.56%)约为 14C-S-MCPP(2.14%±0.13%)的 2.5 倍。亚细胞分布方面,MCPP两种构型在拟南芥标记叶位细胞中各组分的分布比例均为胞浆>细胞壁>细胞器,趋近分布平衡时14C-MCPP的S构型在细胞壁上的分布比例(39.60%±0.62%)较R构型(28.74%±0.88%)更高,说明拟南芥叶组织细胞壁对S构型的MCPP有更强的固定能力。而在细胞器中,R-MCPP的分布比例更高(10.55%±0.50%),S构型为(4.11%±0.46%),拟南芥中MCPP的靶标蛋白通常分布在叶组织细胞的细胞器内,因而R-MCPP相较于S-MCPP更易富集于叶组织细胞的细胞器中,在相同施药浓度的前提下,与靶标蛋白的接触频率更高。ii.包括MCPP在内的激素型除草剂在拟南芥中发挥除草活性的相关靶标受体蛋白为TIR1/AFBs。本文选取TIR1和旁系同源蛋白中生长素及外源植物激素的主要受体之一 Auxin F-box Binding Protein 2(AFB2)与手性MCPP对映体进行分子对接实验。首先对AFB2蛋白的晶体结构进行了同源模建,拉式图(Ramanchandran Plot)及ERRAT等蛋白质结构验证工具验证了该模型的构象准确性和结构合理性。之后将R-MCPP和S-MCPP分别与TIR1与AFB2进行对接,以Glide对接方法研究两者与TIR1/AFB2受体蛋白的结合模式与结合强度,对结果予以评分,对接标准采用Glide XP,打分项目为Docking Score与Glide Emodel等。对接打分结果及受体-配体对接平面图表明:在MCPP两对映体与TIR1的对接过程中,S-MCPP因结合口袋中亮氨残基的位阻作用导致键位扭转罚分较高,TIR1结合位点疏水外壳对S-MCPP的包覆效果较R-MCPP差,与氢键的结合评分也不及R-MCPP。对于AFB2受体而言,R-MCPP与S-MCPP的对接构象位置评分差距较大,R-MCPP的Glide Emodel与Glide Score评分都更高,主要体现在AFB2与R-MCPP对接时的亲脂性评分与分子间作用能评分较与S-MCPP对接时更高。