P450催化下几种不同类型亚硝胺羟基化代谢机理的理论研究
[Abstract]:The N-nitrosamine compound (NNCs) is an important environmental carcinogen that can induce a variety of tumors, including humans. The type of N-nitrosamine compounds has a large structure, and the carcinogenic activity is very different, and the tumor-forming part is also specific. The structure of N-nitrosamine compounds is stable, but after the metabolic activation of cytochrome P450 in the body, its metabolites show significant carcinogenic activity. The research shows that the metabolic pathway of N-nitrosamine is mainly under the catalysis of cytochrome P450 enzyme, firstly, the p-hydroxyalkylnitrosamine is generated after the oxidation-hydroxylation reaction, and the product after the decomposition of the p-hydroxyalkylnitrosamine is combined with the DNA, so that the DNA base can be alkylated, And ultimately results in a tumor production. The latter part of the N-nitrosamine metabolic process has been confirmed, and the hydroxylation reaction process may be the main cause of its carcinogenic specificity. In this paper, the hydroxylation of N-nitrosamine was simulated by quantum chemical method, and the theoretical basis for the study of the carcinogenicity of N-nitrosamine compounds was provided. First, under the theory of density functional, the mechanism of the mechanism of the mechanism of the oxidative-hydroxylation of dimethylnitrosamine (NDMA) under the action of cytochrome P450 in the catalytic oxidation of the active sites of Cpd I and Cpd0 was calculated. The results showed that Cpd I was excellent as the center of catalytic activity. Potential: Both the high spin state (HS) and the low spin state (LS) of the degeneracy in the hydroxylation reaction of NDMA participate in the reaction. the reaction is carried out through two characteristic phases, firstly, the H atom in the methyl in the NDMA and the oxygen atom in the Cpd I form the initial complex of the high-low spin state by the action of hydrogen bonding, the hydrogen atom is extracted and transferred to the oxygen atom which is connected with the Fe in the Cpd I, And the low-spin intermediate does not undergo a rebound process, so that the hydroxylated product is directly formed. And the reaction energy base is 17.56/ 17.46 kcal/ mol (HS/ LS), no obvious spin selectivity is present in the reaction, and the reaction with the hydroxylation of the alkane is similar to that of the alkane hydroxylation reaction (TSR). The mechanism of the hydroxylation reaction of NDMA under the action of cytochrome P450 was given. The mechanism model of the hydroxylation reaction of nitrosamine compounds was established. The hydroxylation reaction process of methyl ethyl nitrosamine (MENA) under the action of Cpd I and Cpd0 in the two catalytic oxidation active sites of cytochrome P450 was calculated. The results show that, in the process of catalyzing the metabolism of methyl ethyl nitrosamine, Cpd I shows its advantages, and the extraction process of hydrogen atom in the process of hydroxylation is the control. the hydroxylation process of the two isomers of cis-H in the cis-structure is compared, wherein the hydroxylation reaction process of the long chain end of the cis structure, namely the ethyl end C-H bond, can be the lowest, and the reaction is the most It is easy to proceed. There is no apparent spin selectivity in the process of hydroxylation of methyl ethyl, and the reaction is in a two-state reaction. The catalytic oxidation activity of Cpd I and Cpd0 in the two oxidative sites of cytochrome P450 was further studied. It was shown that Cpd I might be N-nitrosamine in vivo. The hydroxylation of methylbutyl nitrosamine (MBNA) under the action of Cpd I in the catalytic oxidation of cytochrome P450 was calculated. The results show that the reaction process has two stages, the first is the activation of the C-H bond, the hydrogen atom is transferred from the methyl-methyl group of the MBNA to the oxygen atom which is connected with the Fe atom to form a ForFe-OH and an alkyl group, Interbody complex. The alkyl radical intermediate complex then bounces to form on the hydroxyl group The process of hydrogen atom extraction is the speed-limiting step of the reaction, and the reaction is in line with The reaction of the two-state reaction is the lowest in the process of the hydroxylation of the C-H bond at the long chain end of the cis structure, that is, the butyl-side C-H bond, which is excellent. The mechanism of the hydroxylation of N-nitrosamines in the body of N-nitrosamine was established, and the metabolic model of N-nitrosamine compounds was established. At the same time, a preliminary conclusion is also drawn that the C-H bond of the long chain end is most important for the in vivo metabolic process of various types of nitrosamines, which is provided for the follow-up studies.
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:O623.737;R114
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