碘的生物无机化学研究进展VIP专享VIP免费

第1页共10页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共10页碘的生物无机化学研究进展—碘对甲状腺激素生物活性的结构作用探讨张锋刘祁涛本文综述甲状腺激素相关研究的进展，探讨碘在甲状腺激素与细胞内激素受体蛋白结合中的结构作用。文中评述了关于甲状腺激素与血浆运载蛋白和细胞内受体蛋白结合的溶液亲合性、结构研究和甲状腺激素碘代酚环的分子识别特性与碘的结构效应模拟研究的数据结果，并就碘对激素-受体蛋白结合的结构作用提出了作者的观点。关键词:碘甲状腺激素分子识别分类号:O613.44ProgressinStudyonBioinorganicChemistryofIodineanApproachtoStructuralRoleoftheIodinesinThyroidHormone-ReceptorBindingZHANGFengLIUQi-Tao(DepartmentofChemistry,CollegeofChemistryScienceandEngineering,Shenyang110036)Thyroidhormone-relatedstudiesincludingtheaffinitiesofthyroidhormoneanaloguestoserumcarrierproteins,thebindingstructuresofthehormone-carrierproteinandhormone-receptorproteincomplexes,andthemolecularrecognitionpropertiesoftheouterphenolicringofthyroidhormonesandthestructuraleffectsoftheiodineshavebeenreviewed.Possiblestructuralrolesoftheiodinesforthyroidhormone-receptorbindinghavebeenproposed.Keywords:iodinethyroidhormonemolecularrecognition碘是许多脊椎动物生命过程的必需元素之一。碘被动物体吸收后主要被用于甲状腺激素的生物合成。甲状腺激素是迄今发现的具有生物活性的唯一含碘化合物，它在甲状腺被合成和分泌，并与血浆运载蛋白可逆结合，经由循环系统被运送到靶细胞发挥生物功能［1］。甲状腺主要分泌两种具有生物活性的甲状腺激素:四碘甲腺原氨酸(3,5,3',5'-tetraiodo-L-thyronine，或称甲状腺素：L-thyroxine，简记为T4)和三碘甲腺原氨酸(3,5,3'-triiodo-L-thyronine，简记为T3)，它们均为含碘酪氨酸衍生物(图1)，其中T4为主要分泌物，它在外周组织如肝脏、肾脏和脑下腺(垂体)通过脱碘酶的作用被部分转化为具有更高生物活性的T3[2,3]。血浆中游离的甲状腺激素浓度极低，约为10－9mol.L－1，其中大部为T3。甲状腺激素通过与细胞核内特异受体蛋白第2页共10页第1页共10页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共10页结合，诱导该蛋白产生活性构象，使其DNA结合部位与DNA的特定部位有效结合，从而激活DNA的转写过程,达到调节基因表达的生物功能[3～5]。大量生物学和生理学的实验结果证明，甲状腺激素对细胞的正常发育和分化、动物的体温调节和各种糖、脂肪和蛋白质代谢平衡的维持起重要的调节和控制作用[1,3,6～8]。但是，碘在其中所起的作用还尚未弄清。碘与甲状腺激素生物活性的关系一直是许多学者感兴趣的研究课题。图1甲状腺激素分子的结构Figure1Molecularstructuresofthyroidhormones本文介绍甲状腺激素相关研究的进展，探讨碘在甲状腺激素与细胞内受体蛋白结合中的结构作用。1甲状腺激素的化学性质及结构特征甲状腺激素分子由两个碘代酪氨酸分子偶联而成[9]。生理条件下，T3和T4的4'-酚羟基的pKa值分别为8.5和6.7[10]，因此，在生理pH(7.4)下，分别有8.2％的T3和82.4％的T4，其酚羟基处于去质子状态[11]。X-射线晶体学研究表明，甲状腺激素分子的内环(innerring)和外环(outerring)平面处于接近垂直的空间位置(参见图1)，碳氧醚键的夹角为120～122°[12～14]。3,5-碘基被认为对维持甲状腺激素分子这种特殊的立体结构起主要作用[12]，因为内环仅有一个碘基的3,3',5'-三碘甲腺原氨酸(3,3',5'-triiodo-L-thyronine，或reverseT3,简记为rT3)其内环和外环平面的夹角为8°或－6°[15]，而内环有3-和5-两个碘基的T3，相应的夹角为90°[13]，T4为108或－113°[14]。3,5-碘基较大的体积阻碍了碳氧醚键的旋转。4'-酚羟基具有很强的形成氢键的能力，其中4'-OH可同时作为质子的给体和受体，而4'-O－只能作为质子受体。此外，氨基酸侧基也体现出很强的形成氢键的能力。甲状腺激素分子这种特殊结构被认为对其与运载蛋白和受体蛋白有效结合，产生生物活性具有重要意义...