新烟碱类杀虫剂与乙酰胆碱受体相互作用机制的分子模拟研究
[Abstract]:Neo-nicotine insecticides are insecticides that act on acetylcholine receptors (nAChRs). They are widely used in agriculture and animal insecticides. However, their wide application has led to the emergence of insect resistance. In order to develop new and more effective insecticides, to explore the occurrence of resistance and non-resistance to new nicotine insecticides Molecular mechanism becomes very important. The mutation of target site is an important reason for drug resistance, but the specific mechanism of drug resistance is still unclear. To solve this problem, many molecular simulation methods, such as molecular docking, molecular dynamics simulation, MM/GBSA calculation, PCA analysis and RIN analysis, are used to clarify the acetylcholine. The molecular mechanism of resistance to new nicotine insecticides induced by mutations in key amino acids of alkaline receptors is discussed in this paper. The main contents are as follows: In the first part of this paper, the molecular mechanism of resistance induced by mutations in target sites of the first generation acetylcholine receptor agonist Imidacloprid (IMI) is studied. (Y151S and R81T) are important reasons for insect resistance to IMI. However, the structure of nAChRs in insects is unknown. Here, we use the structure of snails with similar structure to replace the structure of nAChRs in insects to study the molecular mechanism of drug resistance. The residues H145 and Q55 in Ls-AChBP were identified. Since the crystal structure of the Ls-AChBP-IMI complex is known, the structure of the IMI-IMI complex with two mutants (H145S and Q55T) was obtained by mutating the residues of the corresponding amino acids in Ls-AChBP to study the molecular mechanism of the resistance of acetylcholine receptors to IMI. The results show that both mutations reduce the interaction between IMI and binding pockets. Further energy decomposition analysis showed that the energy contribution of binding pocket residues changed before and after mutation. The conformation of IMI binding pocket and residue flexibility were changed by the direct and indirect interaction of residues. The hydrogen bond interaction between M114 and T55 in Q55T mutant resulted in the conformation change of M114, while the direct interaction between S145 and Y192, T144 in H145S mutant resulted in the conformation change of Y192 and T144. These results provide a good explanation for the resistance of the two mutants to IMI and will help to design more effective inhibitors. The second part of this paper focuses on Sulfoxaflor when the R81T mutation occurs in the acetylcholine receptor of insects. Sulfoxaflor and Dinotefuran were first docked to Ls-AChBP by molecular docking to obtain the structure of the Ls-AChBP complex. Sulfoxaflor maintained a strong binding capacity with the binding pocket, although the interaction between Sulfoxaflor and the direct mutant residue was weakened. In the third part of the paper, according to the conclusion that Sulfoxaflor is not drug-resistant, Sulfoxaflor is reconstructed to obtain the candidate molecules which are not drug-resistant and have better activity. The binding free energies of the selected small molecules with binding receptors were calculated by docking and other techniques. Finally, 43 small molecules with suitable drug-like properties and strong binding ability to both wild-type and Q55T mutant LS-AChBP were screened out. Insects with mutations in alkali receptors exhibited different resistance mechanisms to new nicotine insecticides Imidacloprid, Dinotefuran and Sulfoxaflor. Small molecule inhibitors were designed and modified based on the skeleton structure of Sulfoxxaflor. The results will be helpful for further development of more effective insecticides.
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R96
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,本文编号:2202040
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