DMSO特异性干扰双肟类化合物与hAChE可逆结合及OP-hAChE复活动力学的动力学与结构证据

本研究针对有机溶剂DMSO对人类乙酰胆碱酯酶（hAChE）的抑制机制展开深入探索，通过动力学分析和X射线晶体学技术，首次揭示DMSO在hAChE活性中心的两个特异性结合位点，阐明其与新型非带电双肟类复活剂（如LG-703和LG-1922）的竞争性抑制作用，并证实DMSO会降低双肟对有机磷（OP）抑制hAChE的复活效率。该研究为优化神经毒剂解毒剂的体外筛选方案提供了重要理论依据。

　　

有机磷化合物中毒是威胁人类健康的重大公共卫生问题，其通过不可逆抑制乙酰胆碱酯酶（hAChE）引发致命的胆碱能危象。当前临床使用的吡啶肟类带电荷复活剂因无法穿透血脑屏障（BBB），对中枢神经系统中毒疗效有限。开发非带电双肟类复活剂成为突破性研究方向，但这类化合物在体外筛选时需依赖有机溶剂DMSO助溶，而DMSO对hAChE活性的干扰机制尚不明确。

美国加州大学圣迭戈分校的研究团队通过多学科交叉研究，首次在原子层面解析了DMSO与hAChE的相互作用机制。研究结合酶动力学分析和X射线晶体学技术（分辨率达1.8 ?），发现DMSO在hAChE活性中心存在两个特异性结合位点：胆碱结合位点和活性中心 gorge开口处的AP-loop区域。相关成果发表在《Chemico-Biological Interactions》上，为优化神经毒剂解毒剂的体外筛选方案提供了关键理论支撑。

关键技术包括：1）采用Gnt1- HEK293细胞表达系统制备截短型hAChE（C端547位截短）；2）通过抗FLAG亲和层析纯化酶蛋白；3）使用SBC ID19光束线（美国阿贡国家实验室）收集X射线衍射数据；4）测定DMSO和双肟化合物的可逆抑制常数（K_i）；5）解析LG-703hAChE（PDB 6U3P）、LG-1922POX-hAChE（PDB 9OMT）等复合物晶体结构。

【DMSO对LG-703可逆抑制hAChE的影响】

动力学测定显示DMSO对hAChE的竞争性抑制常数K_i=0.32%（45 mM）。当DMSO浓度达1%时，双肟化合物LG-703的K_i值增加3.2倍，证实二者存在直接竞争。晶体结构显示在相同结晶条件下（DMSO和LG-703分别超K_i值7.8倍和6.5倍），单个晶胞中同时存在DMSOhAChE和LG-703hAChE两种复合物。

【DMSO对OP-hAChE复活效率的干扰】

DMSO使LG-703和LG-1922对POX-hAChE和VX-hAChE的复活速率降低2-3倍。新解析的LG-1922*POX-hAChE结构显示，DMSO分子占据活性中心会阻碍复活剂接近共价结合的磷原子，这与早期POX-hAChE结构（PDB 8DT2）的观察一致。

【结论与意义】

该研究首次在原子分辨率水平阐明：1）DMSO通过占据hAChE活性中心关键位点产生竞争性抑制；2）DMSO干扰会显著影响非带电双肟化合物的体外筛选数据可靠性；3）为神经毒剂解毒剂的优化设计提供了结构生物学基础。特别值得注意的是，DMSO在hAChE gorge开口处AP-loop区域的结合模式，为开发能同时靶向活性中心和外周位点的"双位点"复活剂提供了新思路。这些发现对规范抗神经毒剂药物的体外评价标准具有重要指导价值。