脂肪酰胺水解酶催化三联体膦酰化失活的机理：一个模型体系的理论研究

甲基花生四烯基氟代膦酸酯(mafp)是脂肪酰胺水解酶(faah)的一个抑制剂.faah的丝氨酸241(ser241)-丝氨酸217(ser217)-赖氨酸142(lys142)催化三联体被mafp膦酰化后将导致faah失活.本文采用b3lyp/6-311g(d,p)和mp2/6-311g(d,p)方法及一个简化的计算模型体系对这个膦酰化抑制反应进行理论研究.考虑了两种反应途径.patha涉及faah的催化三联体的所有残基,是一个分步的加成-消除过程,形成两性离子的三角双锥中间体,其中第一步反应是决速步骤.在这个反应途径中,ser217和lys142对亲核试剂ser241起到碱催化活化的作用,而ser217充作lys142和ser241之间的桥梁.此外,溶剂中的一个水分子作为lys142和mafp间的“氢桥”具有关键的作用,通过给出和接收质子促进了长距离的质子转移.pathb是催化三联体中的残基lys142被突变为丙氨酸以后的膦酰化反应,也是一个分步过程.水的本体溶剂效应通过极化连续介质模型(pcm)估算.计算结果显示膦酰化反应的patha是优势途径,在水溶液中其决速步骤的活化能垒为64.9kj·mol-1.faah催化三联体中残基lys142的变异会降低膦酰化反应的速率,这与实验结果相一致.