流感病毒神经氨酸酶的检测及人参多糖对其抑制作用的研究

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流感是发病率最高、传播最快、致病地域最广的传染性疾病之一。严重危害着人类的健康和生命,造成了巨大的经济损失和社会问题。近年来,H5N1高致病性禽流感和H1N1流感在世界范围内的蔓延更加引起了公众对流感的关注,因此流感病毒的检测和抗流感病毒药物的研发成为研究的热点领域。本文以神经氨酸酶为靶点,建立了能够间接快速地检测流感病毒的方法,同时该方法也能够快速筛选和研究神经氨酸酶抑制剂。因此,本论文也研究了人参多糖抑制神经氨酸酶的活性。论文的研究结果为快速灵敏检测流感病毒提供了有效的方法,也为治疗流感提供了潜在的药物候选分子。具体研究结果如下:1、制备检测神经氨酸酶的底物以唾液酸为原料,经过系列甲酯化、甲基化、缩醛、乙酰化保护与卤代反应制备得到氯代唾液酸衍生物。用经济易得的原料一水合D-半胱氨酸盐酸盐和2-氰基-6-羟基苯并噻唑经过分子间加成关环反应制备D-荧光素。根据威廉森合成法将氯代唾液酸衍生物和D-荧光素相连,经脱保护反应后,制备出两个新化合物荧光素-N-乙酰神经氨酸(1)以及荧光素-4,7-二甲氧基-N-乙酰神经氨酸(2),产率分别43%和28%。采用元素分析、红外、核磁共振和质谱分析表征了所有化合物的结构。采用X-射线衍射分析了中间产物2-甲氧基-8,9-O,O-异亚丙基-N-乙酰神经氨酸甲酯和2,4,7-三甲氧基-8,9-O,O-异亚丙基-N-乙酰神经氨酸甲酯的晶体结构。研究结果为以唾液酸为核心结构的抗流感病毒药物提供了结构基础和理论指导。2、以上述制备的化合物1和2为底物,建立快速检测神经氨酸酶的方法—生物发光法神经氨酸酶是流感病毒的关键蛋白酶,它能裂解底物1和2的糖苷键,释放出游离的荧光素,产生荧光信号。通过检测荧光强度的变化,可以灵敏地反映出神经氨酸酶活性,从而达到检测神经氨酸酶的目的。本文根据单因素分析和正交实验,优化了检测条件以及检测液中主要成分的含量。确定了最适孵育温度为37℃,对流感病毒神经氨酸酶检测的最适pH为6.5,对细菌神经氨酸酶的最适pH为5.0。同时,系统分析了底物1和2对来源于流感病毒(H1N1、H5N1)和细菌(C. perfringens,A. ureafaciens)的神经氨酸酶的敏感性以及选择性。结果显示:底物1对两种来源的四种神经氨酸酶都十分敏感,对H1N1和H5N1神经氨酸酶检测的灵敏度分别是以4-MUNANA(常规底物)为底物的荧光法检测的20倍和16倍。表明底物1可以用来广泛地检测细菌和流感病毒神经氨酸酶。而底物2仅对流感病毒H1N1和H5N1神经氨酸酶敏感,检测灵敏度是以4-MUNANA为底物的荧光法检测的10倍和8倍。这表明底物2对流感病毒神经氨酸酶具有敏感性和选择性,可以用来专一性检测流感病毒。3、利用建立的生物发光法,研究人参多糖抑制流感病毒神经氨酸酶的活性反应体系中加入抑制剂有效地抑制神经氨酸酶后,神经氨酸酶裂解底物1或者2的能力就会降低,产生的游离荧光素减少,观察到的荧光信号强度变弱,从而该物质的神经氨酸酶抑制活性就能通过荧光强度的变化被检测出来。因此,通过建立的生物发光法可以用来筛选神经氨酸酶抑制剂。本文根据实验室已有的多糖分离纯化方法,将人参经过水煮醇沉得到总糖WGP。再将WGP经过DEAE-纤维素柱层析分离出中性糖WGPN和酸性糖部分WGPA,最后将WGPA用DEAE-纤维素柱层析和SepharoseCL-6B柱层析进一步纯化出包含I-型聚鼠李半乳糖醛酸(RG-I型果胶)、阿拉伯半乳聚糖(AG型果胶)、同源型聚半乳糖醛酸(HG型果胶)结构域的级分。利用本文建立的生物发光法和经典的底物荧光法,对9种人参多糖级分进行了体外抑制流感病毒H1N1、H5N1神经氨酸酶活性的研究。结果显示:抑制活性人参酸性糖>人参总糖>人参中性糖。其中,WGPA-1-HG,WGPA-4-HG的抑制效果较好,其IC50均在4mg/mL以下。经典的底物荧光法验证了本研究建立的方法在研究神经氨酸酶抑制活性中结果的可靠性。而本文的方法20min内即可完成检测,较经典的底物荧光法更为快速,提高了检测效率。综上所述,本文建立了一种灵敏高效检测神经氨酸酶的方法,既可以用于流感的诊断,还可以用于筛选神经氨酸酶抑制剂。为流感的检测以及高通量药物筛选奠定了基础。
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