桂皮酸類衍生物的活性氧自由基清除及黃嘌呤氧化?抑制活性之結構-活性相關性分析

The structure-activity relationship of cinnamic acid derivatives on reactive oxygen species scavenging and xanthine oxidase inhibitory activities

李馥葳(Fu-Wei Lee)

指導教授 ： 林俊茂

臺北醫學大學/醫學院/醫學科學研究所/碩士(2006年)

摘要

酚類化合物廣泛存在於植物中是極為重要的植物二級化學產物。其中第二類的酚類化合物（Phenolics Ⅱ）是以C６－C３的肉桂酸（cinnamic acid）為主結構，在其苯環上帶有一個或數個氫氧基團/甲氧基團，或是利用不同的酯類去取代其基團所衍生出的各種不同衍生物。目前已知第二類的酚類化合物具有許多生理及藥裡的活性功能，黃嘌呤氧化? ( xanthine oxidase )被認為與早期的發炎反應產生ROS和造成痛風有關。先前已有第二類的酚類化合物在抑制黃嘌呤氧化?上的研究報告，而第二類的酚類化合物與酵素的結構-活性相關性(SAR)也一直被提出來討論。但是，在第二類的酚類化合物與黃嘌呤氧化?之立體化學結構上的相關性尚未明瞭。 我們在本研究中，選擇了11種不同的桂皮酸衍生物，利用DNA鬆解試驗、DPPH清除能力及ESR的技術去看這11種第二類的酚類化合物在其抗氧化、自由基捕捉能力上的表現。此外，我們探討其對於XO的抑制作用，且利用酵素動力學去探討其抑制型態進而以分子模擬技術去解釋結構-活性的關係。 我們發現咖啡酸（caffeic acid）具有最佳的自由基清除效果，推測結構中芳香環上的取代基種類及氫氧基數目與自由基清除效果有關。動力分析結果顯示屬於競爭型抑制型態，模擬時確認可以與XO活性中心對位（docking）發現桂皮酸衍生物芳香環結構可與受質結合區的苯丙胺酸（phe）914具π-π重疊力，carboxyl端的酸根（COOH）可與黃嘌呤氧化?絲胺酸（Ser）876的氫氧基形成氫鍵。對位、間位及鄰位上的氫氧基團可分別與精胺酸（Arg）880、酥胺酸（Thr）1010的氫氧基作用，除此之外間位上的氫氧基同時可與（Thr）1010 胜?鍵 （-NH-）作用形成氫鍵。 在11種化合物裡，咖啡酸苯乙酯（caffeic acid phenethyl ester）抑制酵素活性的效果最佳，推測其芳香環上氫氧基且帶有一忌水性的苯環結構，能幫助其更容易進入到黃嘌呤氧化?之酵素活性位置。基於上述結果，利用ESR技術測量Hypoxanthine/XO反應所產生的ROS量，可以反應出待測化合物對於XO的抑制及對於所產生ROS清除活性的總體指標。結果顯示，caffeic acid及CAPE在待測的所有化合物中具有最佳的活性。

關鍵字

相關性 ； 活性氧自由基 ； 桂皮酸衍生物 ； 氫氧基團 ； 乙酸苯乙酯 ； 酵素動力學 ； 黃嘌呤氧化?

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xanthine oxidase

參考文獻

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