论文总字数：23949字

摘 要

世界人口老龄化带来的帕金森病（Parkinson's Disease）问题持续加重家庭和社会的负担。了解帕金森病形成机理中关键酶的作用，并针对关键酶设计特异性的探针，对帕金森病的防治和监测有着积极的作用。本文设计合成了30种双光子荧光探针，采用分子对接的人工模拟方法(Autodock）分别研究了这些探针与单胺氧化酶A/ B的分子间相互作用，并且比较了两者之间的相互作用差异，为设计单胺氧化酶特异性的双光子荧光探针，利用双光子荧光显微镜研究帕金森病的发生发展过程提供了理论依据。

本论文分为三章：

第一章 综述

在大量文献调研的基础上，系统介绍了双光子荧光探针的设计，两种单胺氧化酶（帕金森病关键酶）的结构特点，以及Docking的工作原理及参数；

第二章 分子对接（Docking）的模拟参数设置

主要介绍了Docking过程中的软件参数设置与优化；

第三章 Docking 结果与讨论

30种荧光探针Docking MAO-A和MAO-B的结果讨论。

关键词：分子对接 人工模拟 荧光探针 单胺氧化酶 帕金森病

Investigation of novel two-photon fluorogenic probes Docking Monoamine Oxidases

Abstract

Parkinson's Disease (PD) is a world wild population aging problem, which aggravated the burden of both the family and society. Understanding the mechanism, especially the role of key enzymes, in the development process of PD, will positively help us monitor and prevent PD. Herein, we have designed 30 two-photon fluorogenic probes based on our previously published paper, and used the molecular docking artificial simulation method (Autodock) to study the intermolecular interactions between them and Monoamine Oxidase A/B (MAO-A/B), respectively. The results will help us design and synthesis next generation of MAOs' two-photon fluorogenic probes to investigate PD. The paper includes three chapters:

Chapter 1 Introduction

Based on the literatures, the chapter systematically introduced the corresponding information of two isomers of Monoamine Oxidases (-A/B) in PD, together with principle and software of Docking;

Chapter 2 Parameters setting of Docking

Setting and optimizing Docking parameters;

Chapter 3 Results and Discussion

Results of 30 novel two-photon fluorescent probes Docking MAO-A/B.

Key Words: Docking; Artificial simulation; Two-photon fluorogenic probe; Monoamine Oxidases; Parkinson's Disease

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 综 述 1

1.1 单胺氧化酶（MAOs）的结构与功能 1

1.1.1 单胺氧化酶的功能 1

1.1.2 单胺氧化酶的结构 2

1.2 双光子荧光探针 3

1.3 分子对接（Docking）的基本原理与模拟软件 5

1.3.1 基本原理 5

1.3.2 模拟软件 6

1.4 本论文设计思想与研究意义 6

第二章 Docking参数的设置 11

2.1 蛋白质参数的优化 11

2.2 探针设计原理和参数优化 12

2.3 讨论与小结 13

第三章 Docking MAO-A 和-B 15

3.1 探针Docking MAO-A 15

3.2 探针Docking MAO-B 18

3.3 讨论与小结 20

参考文献 24

附 录 28

致 谢 29

新型双光子荧光探针Docking MAOs研究

第一章 综 述

1.1 单胺氧化酶（MAOs）的结构与功能

单胺氧化酶（缩写MAOs），是催化单胺类物质（例如：神经递质多巴胺）氧化脱氨反应的酶。在哺乳动物的大脑和其他组织仅有两种MAO，即MAO-A和MAO-B，这两种形式的MAO都只在神经元和非神经元细胞（星形胶质细胞）的线粒体外膜中表达[1,2]，在帕金森病的发生发展过程中非常重要。

1.1.1 单胺氧化酶的功能

由于在催化单胺类物质（例如：神经递质多巴胺）氧化脱氨反应的过程中，需要黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）作辅因子，因此MAOs属于黄素蛋白酶或含黄素胺氧化酶。FAD在催化反应过程中起到传递电子的作用（图1-1a），扮演着举足轻重的角色。MAO的两种亚型（MAO-A和MAO-B）都可以催化反应单胺类神经递质（图1-1b），但它们对底物和抑制剂的专一性以及生理功能上存在着差别：MAO-A主要催化极性芳香胺5-羟色胺、去甲肾上腺素和肾上腺素的氧化脱氨，氯吉兰（Clorgiline）是其选择性抑制剂；MAO-A可以通过抑制作用调节中枢神经系统神经递质的数目，抑郁症就是由于MAO-A的过量表达引起的，然而表达不足又会导致焦虑和侵略性暴力倾向；此外，MAO-A还能促进癌细胞的生长蔓延，实验证明，将MAO-A抑制剂用于患癌小鼠身上，肿瘤细胞的生长可以得到有效的遏制。MAO-B则偏重于非极性芳香胺苯乙胺的分解脱氨，可以被司来吉兰（Selegiline）和雷沙吉兰（Rasagiline）选择性抑制[3,4]，两者均为FDA批准的帕金森病药物。多巴胺被这两种MAO亚型分解的可能性基本相同，但是在黑质纹状体多巴胺能神经元系统中，主要是MAO-B将多巴胺氧化成3,4-二羟基苯乙酸（DOPAC）。而目前研究认为帕金森病的形成与多巴胺能神经元在中脑区黑质致密部（Substantia nigra pars compacta）[5,6]的损失有明确

的关系，正是这种神经元损失导致纹状体神经传递物质多巴胺严重损耗，从而导致黑质纹状体系统受损，限制帕金森病患执行适当的协调运动。MAO-B在氧化多巴胺的过程中还会产生副产物——过氧化氢（H₂O₂），过氧化氢的在脑组织中的含量高低直接反映多巴胺被转化的多寡[1,2]。生理上，多巴胺的损耗和补足过程可以调节多巴胺在神经系统内的水平，但是氧化产物H₂O₂将促进氧化还原失衡，这一过程随着年龄增长将变得尤为突出。表现为具有重要生理功能的单胺类物质在发生这个反应后失去活性，因此MAOs能够调节生物体内的胺浓度，并在帕金森疾病的发展过程中扮演着举足轻重的角色。

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