薄荷作为一种已被应用了几千年的植物,具有消炎、抗菌、抗病毒、抗癌、镇痛、解痉、兴奋中枢神经等药理作用,在医药、香精香料、食品等行业具有广泛的应用价值。薄荷的主要活性成分薄荷醇已被美国食品药品管理局(FDA)视为安全无毒药物,是目前应用最广的一种凉味剂。薄荷醇分子结构中有3个手性碳原子,存在8个光学活性异构体。作为凉味剂,8个薄荷醇光学活性异构体凉味效果各不相同。已有研究证实,薄荷醇等化合物的凉味作用位点在瞬态感受器阳离子电压通道M类第8蛋白跨膜螺旋片段2(TRPM8S2)的Tyr745上,但瞬态感受器阳离子电压通道M类第8蛋白(TRPM8)的蛋白结构尚未解析,凉味剂对瞬态感受器阳离子电压通道(TRP)作用的分子结构基础和作用机制还不十分清楚,对于8个薄荷醇光学活性异构体所表现出的显著凉味差异原因不明。研究TRPM8S2识别薄荷醇的分子机理,对TRPM8结构确证,凉味剂作用机理解释,以及新型凉味剂和靶向药物研发具有重要意义。本文利用Gaussian98量子化学计算程序包计算获得8个薄荷醇光学活性异构体的结构参数,然后利用Spss18.0软件分析异构体间的结构参数差异及其与凉味性质的相关性。结果显示：(1)8个薄荷醇光学活性异构体的结构中—些键长、键角和二面角存在显著性差异；(2)薄荷醇中碳原子的共面性有利于凉味活性；(3)薄荷醇分子的偶极矩有利于薄荷醇的凉味活性。利用Discovery Studio软件同源模建TRPM8S2,并对其初始结构进行结构优化、动力学分析、静电势分析和药效团分析,得出其氢键供/受体、表面静电势和疏水/亲水基团等能参与分子对接的主要作用位点。利用Discovery Studio软件对TRPM8S2与8个薄荷醇光学活性异构体进行分子对接,并计算受体与配体之间的结合能。结果显示：(1)8个薄荷醇光学活性异构体的结合能与凉味活性具有明显相关性(R2=0.6922)；(2)范德华力对受体和配体间相互作用的贡献最大,静电作用次之；(3)TRPM8S2与薄荷醇没有明显的氢键相互作用：(4)薄荷醇在TRPM8S2的作用位点是Asn741, Val742, Val743, Tyr745, Ile746, Leu749和Leu750等氨基酸在S2螺旋链形成的活性腔。鉴于薄荷醇光学活性异构体样本数量只有8个,进行构效关系分析不合理。因此,选用与薄荷醇凉味作用相似的烯胺酮类凉味剂,利用二维及三维定量构效分析建立凉味强度与结构之间的关系模型。二维定量构效分析采用分子连接性指数法,通过计算烯胺酮类凉味剂分子20类1000多个分子描述符,得出6个描述凉味活性的参数,这些参数都与凉味剂二维结构的拓扑性和电性有关,表明分子的体积等参数对凉味剂活性影响较大。三维定量构效分析应用公共子结构的方法得到所有分子叠合的构象,在此基础上构建了比较分子力场分析(CoMFA)和比较分子相似性指数分析(CoMSIA)模型。结果显示：(1) CoMFA分析中对凉味剂活性影响较大的是立体场(占分子力场的比例为51.6%)和静电场(占分子力场的比例为48.4%),说明化合物的空间构型对活性有比较大的影响,也表明凉味受体活性位点的立体选择性较高；(2) CoMSIA分析中对凉味剂活性影响较大的是疏水场(占分子力场的比例为33.4%)和静电场(占分子力场的比例为31.8%),说明疏水性和静电场对凉味活性有比较大的影响。结论与TRPM8S2和8个薄荷醇光学活性异构体分子对接结果相符。综上所述,本文提出的TRPM8S2特异识别薄荷醇光学活性异构体的分子机理较好的解释了8个薄荷醇光学活性异构体凉味活性的差异,研究结果对揭示凉味剂与TRPM8的分子结构基础和作用机制,TRPM8结构确证,以及新型凉味剂和靶向药物研发提供了有意义的参考。