藥化原理酶和酶的抑制或失活

酶受體：膜蛋白，與配體形成復(fù)合物，引發(fā)生物效應(yīng)，配體釋放。識(shí)別配體，生物效應(yīng)。酶：溶解于細(xì)胞質(zhì)，與底物形成復(fù)合物，催化反應(yīng)，產(chǎn)生產(chǎn)物。識(shí)別底物，酶催化底物形成產(chǎn)物。酶催化功能：降低過(guò)渡態(tài)或活潑中間體的能量以及提高基態(tài)的能量，過(guò)渡態(tài)的壽命短（10-13秒，相當(dāng)于一次鍵振動(dòng)的時(shí)間）,目前無(wú)法用光譜方法直接檢測(cè)酶促反應(yīng)的過(guò)渡態(tài)結(jié)構(gòu)。酶催化的作用假說(shuō)：21種之多，共同點(diǎn)在于形成酶-底物復(fù)合物。鎖和鑰匙假說(shuō)、誘導(dǎo)契合假說(shuō)、過(guò)渡態(tài)假說(shuō)本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第1頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分酶催化的特異性和加速性本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第2頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分酶催化的特異性和加速性本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第3頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分酶催化的特異性和加速性酶有多種途徑實(shí)現(xiàn)催化作用，穩(wěn)定化過(guò)渡態(tài)（降低過(guò)渡態(tài)能量）、ES復(fù)合物的去穩(wěn)定化（提高基態(tài)能量）、中間體的去穩(wěn)定化和產(chǎn)物釋放本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第4頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分酶催化的機(jī)理趨近作用：MM3計(jì)算也表明，當(dāng)親核試劑和親電試劑緊密排列，范德華力適當(dāng)時(shí)，活化能由于反應(yīng)焓的降低而降低，反應(yīng)速度提高。共價(jià)作用：以親核催化作用機(jī)理為典型的酶促反應(yīng)各種蛋白水解酶、絲氨酸蛋白酶（如彈性蛋白酶），半胱氨酸蛋白酶（如木瓜蛋白酶）本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第5頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分酶催化的機(jī)理廣義的酸堿催化作用：本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第6頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分酶催化的機(jī)理如果在一定的pH和離子強(qiáng)度下，反應(yīng)速率隨著緩沖溶液的增加而加快，催化反應(yīng)的是出氫離子或氫氧根離子外的酸堿，即發(fā)生廣義的酸堿催化反應(yīng)。通常的化學(xué)反應(yīng)不能同時(shí)利用酸堿來(lái)催化。酶可以同時(shí)利用酸和堿來(lái)催化，這與溶液反應(yīng)不同。本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第7頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分酶催化的機(jī)理基團(tuán)的靠近和活性位點(diǎn)殘基的柔性協(xié)調(diào)作用，使得在溶液中幾乎不反應(yīng)的反應(yīng)得以進(jìn)行。靜電作用去溶劑作用張力或變形作用本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第8頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分酶的抑制降低酶催化活性或阻止酶的催化作用的藥物即酶抑制劑藥物。腦內(nèi)γ-氨基丁酸（GABA）的濃度減少導(dǎo)致癲癇發(fā)作，抑制GABA分解酶，即GABA氨基轉(zhuǎn)移酶，就可以產(chǎn)生抗驚厥效果。尿酸過(guò)量產(chǎn)生痛風(fēng)，黃嘌呤氧化酶是催化黃嘌呤轉(zhuǎn)化成尿酸的酶，抑制該酶可降低尿酸水平。大多數(shù)情況下，是對(duì)現(xiàn)有抑制劑的改進(jìn)，已知藥物酶抑制作用機(jī)理。在未知酶的抑制機(jī)理下，設(shè)計(jì)酶抑制劑。本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第9頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分酶的抑制知道疾病過(guò)程的病理生理學(xué)，也要知道其代謝產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物對(duì)正常功能或功能紊亂很重要，也是設(shè)計(jì)酶抑制劑提供線索。酶的純化相對(duì)受體簡(jiǎn)單，可以用于初篩和闡明活性部位結(jié)構(gòu)，有利于利用CAD技術(shù)。酶的底物和產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)相似性大，與受體拮抗劑或激動(dòng)劑的結(jié)構(gòu)相差大不同。利用宿主和外來(lái)物酶的底物特異性設(shè)計(jì)選擇性酶抑制劑藥物。本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第10頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分肽聚糖的合成過(guò)程肽聚糖合成分三個(gè)階段第一個(gè)階段：在細(xì)胞質(zhì)中合成N-乙酰胞壁酸五肽（“Park”核苷酸）第二個(gè)階段：在細(xì)胞膜上由N-乙酰胞壁酸五肽與N-乙酰葡萄糖胺合成肽聚糖單體—雙糖肽亞單位。第三個(gè)階段：已合成的雙糖肽插在細(xì)胞膜外的細(xì)胞壁生長(zhǎng)點(diǎn)中，并交聯(lián)形成肽聚糖。革蘭陽(yáng)性菌肽聚糖—聚糖骨架、四肽側(cè)鏈、五肽交聯(lián)橋本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第11頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分第一階段在細(xì)胞質(zhì)中合成N-乙酰胞壁酸五肽（“Park”核苷酸）。☆這一階段起始于N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸，它是由葡萄糖經(jīng)一系列反應(yīng)生成的；☆自N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸開(kāi)始，以后的N-乙酰葡萄糖胺、N-乙酰胞壁酸，以及胞壁酸五肽，都是與糖載體UDP結(jié)合的；本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第12頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第13頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分第二階段在細(xì)胞膜上由N-乙酰胞壁酸五肽與N-乙酰葡萄糖胺合成肽聚糖單體———雙糖肽亞單位?！钸@一階段中有一種稱為細(xì)菌萜醇(bactoprenol,Bcp)脂質(zhì)載體參與，這是一種由11個(gè)類(lèi)異戊烯單位組成的C35類(lèi)異戊烯醇，———它通過(guò)兩個(gè)磷酸基與N-乙酰胞壁酸相連，載著在細(xì)胞質(zhì)中形成的胞壁酸到細(xì)胞膜上，在那里與N-乙酰葡萄糖胺結(jié)合，并在L-Lys上接上五肽(Gly)5,形成雙糖亞單位。☆這一階段的詳細(xì)步驟如圖所示。其中的反應(yīng)④與⑤分別為萬(wàn)古霉素和桿菌肽所阻斷。本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第14頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分第三階段已合成的雙糖肽插在細(xì)胞膜外的細(xì)胞壁生長(zhǎng)點(diǎn)中，并交聯(lián)形成肽聚糖。這一階段分兩步：第一步：是多糖鏈的伸長(zhǎng)———雙糖肽先是插入細(xì)胞壁生長(zhǎng)點(diǎn)上作為引物的肽聚糖骨架（至少含6~8個(gè)肽聚糖單體分子）中，通過(guò)轉(zhuǎn)糖基作用（transglycosylation)使多糖鏈延伸一個(gè)雙糖單位；第二步：通過(guò)轉(zhuǎn)肽酶的轉(zhuǎn)肽作用（transpeptitidation)使相鄰多糖鏈交聯(lián)————轉(zhuǎn)肽時(shí)先是D-丙氨酰-D-丙氨酸間的肽鏈斷裂，釋放出一個(gè)D-丙氨酰殘基，然后倒數(shù)第二個(gè)D-丙氨酸的游離羧基與相鄰甘氨酸五肽的游離氨基間形成肽鍵而實(shí)現(xiàn)交聯(lián)。本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第15頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分肽聚糖單體的合成G-M-P-P-類(lèi)脂M-P-P-

類(lèi)脂 UDPUDP-G ②UDP ①UDP-M

P-類(lèi)脂 Pi⑤

P-P-類(lèi)脂桿菌肽④ 萬(wàn)古霉素 5甘氨酰-tRNA③ 5tRNAG-M-P-P-

類(lèi)脂本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第16頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第17頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分萬(wàn)古霉素的作用機(jī)制Nature,2000,406(6797):775-781

本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第18頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分細(xì)菌對(duì)萬(wàn)古霉素產(chǎn)生耐藥性的作用機(jī)制

X=NHD-Ala-D-Ala

X=OD-Ala-D-Lac/D-Ala-D-Ser

Ann.Rev.Microbiol,1984,38:339-357.本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第19頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分由轉(zhuǎn)座子Tn1546編碼的各種與萬(wàn)古霉素耐藥性有關(guān)的蛋白。圖

與萬(wàn)古霉素耐藥性基因和相關(guān)蛋白Fig.1-3Genesandrelevantproteinsrelatedtovancomycinresistance本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第20頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分選擇性化學(xué)修飾的第二代糖肽抗生素不僅把抗菌譜從革蘭氏陽(yáng)性菌擴(kuò)展到革蘭氏陰性菌，并且對(duì)萬(wàn)古霉素的耐藥菌也有較好活性。對(duì)糖肽抗生素的結(jié)構(gòu)修飾除了對(duì)七肽結(jié)合區(qū)域修飾可以提高與目標(biāo)肽D－Ala－D－Ala或D－Ala－D－Lactate的親和力，也可以通過(guò)其他作用機(jī)理提高活性，如在二糖部分增加親脂側(cè)鏈可以與細(xì)胞膜相互作用，或用其他的糖基取代萬(wàn)古糖胺又或在6-氨基酸位置增加糖基，這些修飾可以有助于形成二聚物，從而增加糖肽抗生素對(duì)耐糖肽抗生素革蘭氏陽(yáng)性菌的活性。對(duì)糖肽抗生素進(jìn)行藥物拼合的修飾也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。對(duì)糖肽抗生素的修飾研究仍有獲得新抗生素的良好前景。本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第21頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分糖肽類(lèi)抗生素的修飾位點(diǎn)

疏水基團(tuán)基團(tuán)修飾添加氨基糖酯化酰胺化疏水氨基酸替代亮氨酸衍生化還原氫化本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第22頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分萬(wàn)古糖胺（vancosamine）的修飾二聚體的形式發(fā)揮抗菌作用與脂質(zhì)體Ⅱ底物結(jié)合，抑制肽聚糖的合成第二代糖肽抗生素的脂基直接結(jié)合并抑制轉(zhuǎn)糖基酶，抑制細(xì)菌脂質(zhì)的合成或者是直接作用于細(xì)胞膜添加疏水性取代基可維持其抗MRSA活性，且恢復(fù)抗VRE活性本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第23頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分葡萄糖（glucose）6-羥基的修飾J.Am.Chem.Soc.,2000,122(50):12608-12609Tetrahedron,2002,58(32):6585-6594本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第24頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分改變糖基位置或者替換糖基的修飾JournalofAntibiotics,1993,46(8):1181-1195CN1867638J.Am.Chem.Soc.,2005,127(30):10747-10752本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第25頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分1-氨基酸N-末端的修飾

J.Am.Chem.Soc.,2000,122(50):12608-12609.Tetrahedron,2002,58(32):6585-6594Bioorganic&MedicinalChemistryLetters2005,15(9):2325-2329.FEMSMicrobiologyLetters,2000,183(2):209-214.Chem.Eur.J.,2001,7(17):3798-3823

本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第26頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分7-氨基酸C-末端羧基位置的修飾

CN1781916CN1568325JournalofAntibiotics,2000,53(3):286-293本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第27頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分3-天冬酰胺的修飾Bioorganic&MedicinalChemistryLetters2002,12(9):1319-1322本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第28頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分7-氨基酸苯環(huán)的4-H位置的修飾添加疏水性取代基可維持其抗MRSA活性，且恢復(fù)抗VRE活性改變了其吸收、分布、代謝及排泄等特性，導(dǎo)致其清除半衰期延長(zhǎng)及組織內(nèi)蓄積增加為了恢復(fù)藥物良好的體內(nèi)分布，減少肝腎蓄積，增加尿排泄，同時(shí)維持抗菌活性，連接一個(gè)親水基團(tuán)

JournalofAntibiotics,1997,50(6):509-513JournalofAntibiotics,2004,57(5):326-336

本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第29頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分氯原子的修飾

JournalofOrganicChemistry,1989,54(4):983-986.Antimicrob.AgentsChemother.,1991,35(4):605-609J.Am.Chem.Soc.,1993,115(1):232-237糖肽抗生素是以形成二聚體的形式發(fā)揮抗菌作用

NMR譜圖顯示2-氨基酸殘基的氯原子在形成二聚體時(shí)占據(jù)糖肽二聚物表面的一個(gè)凹洞本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第30頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分Bioorganic&MedicinalChemistryLetters2005,15(9):2325-2329JournalofAntibiotics1998,51(8):750-756閻虎塵曾液相還原烷基化N-去甲萬(wàn)古霉素，主要合成了N端為亮氨酸烷基化的衍生物，N端烷基化衍生物，結(jié)合常數(shù)下降，對(duì)Staphylococcusaureus的活性也相應(yīng)地降低

“國(guó)產(chǎn)萬(wàn)古霉素”1959年李群等，從貴州土壤中分離出一株近似S.orientalis的放線菌萬(wàn)-23號(hào)1967年，N-去甲萬(wàn)古霉素經(jīng)華北制藥廠生產(chǎn)，并在中國(guó)用于臨床本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第31頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第32頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分酶的可逆性抑制抑制劑與酶作用，可用Ki和IC50表示。IC50=(1+[S]/Km)Ki抑制劑既可以與底物結(jié)合部位作用抑制，也可在不是底物結(jié)合部位作用抑制。靶酶的底物通常是設(shè)計(jì)酶抑制的先導(dǎo)物，因此酶抑制劑通常是競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。簡(jiǎn)單競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑底物替代抑制劑過(guò)渡態(tài)類(lèi)似物抑制劑慢的緊密結(jié)合抑制劑本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第33頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分簡(jiǎn)單競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第34頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分簡(jiǎn)單競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑Asp-Arg-Val-Tyr-IIe-His-Pro-Phe-His-Leu-Val-IIe-His-Asn血管緊張素原Asp-Arg-Val-Tyr-IIe-His-Pro-Phe-His-Leu血管緊張素I（血管緊張素轉(zhuǎn)化酶ACE）Asp-Arg-Val-Tyr-IIe-His-Pro-Phe血管緊張素II升高血壓、促使釋放甾體激素醛固酮，促使鉀離子排泄和鈉離子及水潴留而調(diào)節(jié)體液，使得血壓升高。ACE:升高血壓的物質(zhì)血管緊張素II和III的生成、刺激另一種升高血壓物質(zhì)醛固酮的釋放、破壞舒張血管和降低血壓的緩激肽本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第35頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分簡(jiǎn)單競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑1965年發(fā)現(xiàn)南美花紋毒蛇的毒液里有一種肽類(lèi)混合物，可以抑制緩激肽酶的活性來(lái)增強(qiáng)緩激肽的作用。還發(fā)現(xiàn)可以抑制血管緊張素I轉(zhuǎn)化成II.其中有一個(gè)五肽Pyr-Lys-Trp-Ala-Pro,隨后不斷發(fā)現(xiàn)有多肽能抑制體外ACE活性，其中替普羅肽Pyr-Trp-Pro-Arg-Pro-Gln-IIe-Pro-Pro活性最強(qiáng)。大量多肽作為競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的篩選發(fā)現(xiàn)，N-乙酰化的三肽也是ACE的有效底物，表明制備口服有效的ACE抑制劑是可能的。C端是脯氨酸、接著是丙氨酸。在SK公司篩選的同時(shí)，ACE還沒(méi)有被純化出來(lái)。從EDTA可以抑制ACE的現(xiàn)象，得出ACE酶是一種金屬酶，發(fā)現(xiàn)有Zn離子，推測(cè)是與羰基氧配位作用，增加羰基的親電性；另再與一分子水配位，增加水分子的親和性。本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第36頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分這兩種分子經(jīng)與鋅離子的配位結(jié)合，降低了水分子進(jìn)攻可斷裂的肽鍵的活化能，但由于酶結(jié)構(gòu)未知，不能判斷哪一種肽結(jié)構(gòu)更好地抑制酶。本文檔共48頁(yè)；當(dāng)前第37頁(yè)；編輯于星期一\2點(diǎn)5分簡(jiǎn)單競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑設(shè)想與羧肽酶類(lèi)似。羧肽酶是一種含鋅的肽酶，有X射線衍射晶體結(jié)構(gòu)。羧肽酶和多肽之間有三個(gè)重要的結(jié)合部位：與羧酸結(jié)合的基團(tuán)和C端氨基酸側(cè)鏈結(jié)合的基團(tuán)能和倒數(shù)第二個(gè)肽鍵（即可斷裂）配位的鋅離子已知R-芐基琥珀酸能和