《酶分子与抑制剂》PPT课件.ppt

第四章 酶分子与抑制剂 第一节 酶作为催化剂的特点 1、高效催化效率 2、高度专一性 3、条件温和 4、酶易变性失活 5、易调控 一、酶具有高效的催化效率 酶的催化效率通常比非催化反应高1081020倍， 比一般催化剂高1071013倍。 酶的催化不需要较高的反应温度。 酶和一般催化剂加速反应的机理都是降低反应的 活化能(activation energy)。酶比一般催化剂 更有效地降低反应的活化能。 反应总能量改变 非催化反应活化能 酶促反应 活化能 一般催化剂催 化反应的活化能 能 量 反 应 过 程 底物 产物 酶促反应活化能的改变酶促反应活化能的改变 活化能活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的能量底物分子从初态转变到活化态所需的能量。 催化反应历 程： 一般化学反应历程： S P 酶促反应历程： S + E ES E + P 一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定 的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的产 物,特异性或专一性。 * 酶的特异性(specificity) 二、酶具有高度的特异性二、酶具有高度的特异性 根据酶对其底物结构选择的严格程度不同， 酶的特异性可大致分为以下3种类型： n绝对特异性(absolute specificity)：只能作 用于特定结构的底物，进行一种专一的反应， 生成一种特定结构的产物 。 n相对特异性(relative specificity)：作用于 一类化合物或一种化学键。 n立体结构特异性(stereo specificity)：作用 于立体异构体中的一种。 绝对特异性 酶的相对特异性 乳酸脱氢酶的立体异构特异性 酶的立体异构特异性 三、酶的调节性 生命现象表现了它内部反应历程的有序性 。这种有序性是受多方面因素调节和控制的， 而酶活性的控制又是代谢调节作用的主要方式 。酶活性的调节控制大概有下列9种方式： （一）酶浓度的调节 酶浓度的调节主要有两种方式： 诱导或抑制酶的合成； 调节酶的降解。 例如，在分解代谢中，半乳糖苷酶的合成， 平时是处于被阻遏状态。当乳糖存在时，抵消了阻遏 作用，于是酶受乳糖的诱导而合成。 l乳糖操纵子(lac operon)的结构 调控区 CAP结合位点 启动序列 操纵序列 结构基因 Z：-半乳糖苷酶 Y：透酶 A：乙酰基转移酶 ZYAOP DNA mRNA 阻遏蛋白 I DNA ZYAOP pol p没有乳糖存在时-关闭 阻遏基因 mRNA 阻遏蛋白 p有乳糖存在时 I DNA ZYAOP pol 启动转录 mRNA 乳糖半乳糖 -半乳糖苷酶 （二）激素的调节 如乳糖合成酶有两个亚基：催化亚基和修饰亚基 。 n催化亚基：本身不能合成乳糖，但可催化半乳糖以共价 键的方式连接到蛋白质上形成糖蛋白。修饰亚基和催化 亚基结合后，改变了催化亚基的专一性，可以催化半乳 糖和葡萄糖反应生成乳糖。 n修饰亚基：由激素控制。 妊娠时，修饰亚基在乳腺生成。分娩时，由于激素 水平急剧的变化，修饰亚基大量合成，它和催化亚基结 合，大量合成乳糖。 （三）共价修饰调节 酶蛋白肽链上的某些基团可在另一种酶 的催化下，与某些化学基团发生可逆的共价结 合，引起酶分子结构改变而影响酶的活性称为 共价修饰(covalent modification)，也称为 化学修饰（chemical modification）。 常见类型常见类型 磷酸化与脱磷酸化（最常见） 乙酰化和脱乙酰化乙酰化和脱乙酰化 甲基化和脱甲基化甲基化和脱甲基化 腺苷化和脱腺苷化腺苷化和脱腺苷化 SHSH与与S SS S互变互变 酶的磷酸化与脱磷酸化 -OH Thr Ser Tyr 酶蛋白 H2OPi 磷蛋白磷酸酶 ATPADP 蛋白激酶 Thr Ser Tyr -O-PO32- 酶蛋白 腺苷酸环化酶 （无活性） 腺苷酸环化酶（有活性） ATP cAMP 激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+ 受体 PKA (无活性) PKA (有活性) 糖原合酶 糖原合酶-P 磷酸化酶b 磷酸化酶a-P 磷酸化酶b激酶 磷酸化酶b激酶-P 共价修饰酶的级联反应共价修饰酶的级联反应 （四）限制性蛋白酶水解作用 限制性蛋白酶水解是一种高特异性的共价修饰 调节系统。细胞内合成的新生肽大都以无活性的前体 形式存在，一旦生理需要，才通过限制性水解作用使 前体转变为具有生物活性的蛋白质或酶，从而启动和 激活以下各种生理功能： 酶原激活、血液凝固、补体激活等。 除了参与酶活性调控外，还起着切除、修饰、加 工等作用，因而具有重要的生物学意义。 l酶原与酶原的激活 酶原酶原 ( (zymogenzymogen) ) 有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的 无活性前体，此前体物质称为酶原。无活性前体，此前体物质称为酶原。 酶原的激活酶原的激活 在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程 。 酶原激活的机理 酶 原 分子构象发生改变 形成或暴露出酶的活性中心 一个或几个特定的肽键断裂，水解 掉一个或几个短肽 在特定条件下 赖缬天天天天 甘异赖缬天天天天缬 组 丝 S S S S S S S S 4646 1818 3 3 甘异 缬 组 丝 S S S S S S S S 肠激酶肠激酶胰蛋白酶胰蛋白酶 活性中心活性中心 胰蛋白酶原的激活过程胰蛋白酶原的激活过程 酶原激活的生理意义酶原激活的生理意义 避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并 使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内 代谢正常进行。 有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时 ，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催化作 用。 例如： 消化道蛋白酶以酶原形式分泌，避免了胰腺细胞和细胞 外间质的蛋白被蛋白酶水解而破坏，并保证酶在特定环境 及部位发挥其催化作用。 正常情况下血管内凝血酶原不被激活，则无血液凝固发 生，保证血流通畅运行。一旦血管破损，凝血酶原激活成 凝血酶，血液凝固发生催化纤维蛋白酶原变成纤维蛋白阻 止大量失血，而起保护作用。 (五)抑制剂和激活剂的调节 抑制剂的调节：指酶活性受到大分子或小分子抑制 剂抑制，从而影响酶的活性。 大分子如胰脏的胰蛋白酶抑制剂(抑肽酶)； 小分子如2，3一二磷酸甘油酸，是磷酸变位酶 的抑制剂。 激活剂的调节：指酶活性受到离子、小分子化合物或 生物大分子的激活，从而提高酶的活性。 金属离子对酶的激活最常见，小分子化合物，如2， 6一二磷酸果糖是磷酸果糖激酶有效的激活剂，生物大分 子如酶原的激活、cAMP对蛋白激酶的激活等。 (六)反馈调节 许多小分子物质的合成是由一连串的反应组成的 。催化此物质生成的第一步反应的酶，往往可以被它 的终端产物所抑制，这种对自我合成的抑制叫反馈抑 制。 如合成嘧啶核苷酸时，终端产物UTP和CTP可以控 制合成过程一连串反应中的第一个酶。反馈抑制就是 通过这种调节控制方式，调节代谢物流向，从而调节 生物合成。 - - - - - ATP + CO2+ 谷氨酰胺 氨基甲酰磷酸 UMP 氨基甲酸天冬氨酸 UTPCTP 天冬氨酸 嘌呤核苷酸 ATP + 5-磷酸核糖 嘧啶核苷酸 PRPP - 氨基甲酰磷酸合成酶氨基甲酰磷酸合成酶 天冬氨酸氨基甲酰天冬氨酸氨基甲酰 磷酸转移酶磷酸转移酶 （七）酶的变构调节 细胞内一些代谢物能与某些酶分子活性中 心以外的某一部位以非共价键可逆结合，使酶 构象发生改变并影响其催化活性，进而调节代 谢反应速率，这种现象为变构调节（ allosteric regulation）。 变构酶 调节亚基： 与变构剂结合，改变酶的构象 催化亚基： 含有催化基团（活性中心） l变构酶的解聚与聚合 C 催化亚基 R 调节亚基 蛋白激酶的变构调节 蛋白激酶A（R2C2）的R2与4个cAMP（4 ）结合后， 使R亚基对C亚基的抑制作用消失，C亚基则具有催化活性。 l蛋白激酶A的变构调 节 (八)金属离子和其他小分子化合物的调节 有些酶需要K+活化，但Na+不能活化这些酶，有时 还有抑制作用。这一类酶有丙酮酸激酶、酵母丙酮酸 羧化酶等。 另有一些酶需要Na+活化，K+起抑制作用。如肠中 的蔗糖酶。 二价金属离子如Ca2+ 、Zn2+ 、Mg2+ 、Mn2+往往也 为一些酶表现活力所必需，它们的调节作用可能和维 持酶分子一定的三级、四级结构有关，有的则和底物 的结合及催化反应有关。这些离子的浓度变化都会影 响有关的酶活性。 (九)蛋白质剪接(protein splicing) 20世纪90年代初期，人们发现了一种蛋白质 活性的调节方式蛋白质剪接。 l蛋白内含子与蛋白剪接 1、 蛋白内含子的发现 蛋白内含子(intein)是指包含在前体蛋白 中的一段序列,在蛋白翻译后成熟过程中被准 确切除并将两侧序列又称蛋白外显子(extein) 以正常的肽键连接形成有功能的成熟蛋白,这 个过程称为蛋白剪接(protein splicing）。 蛋白剪接类似于RNA剪接。蛋白内含子的编 码序列位于两侧的蛋白外显子编码序列中间,它 们共同构成一个连续的开放读码框架,翻译后形 成一个前体蛋白。 蛋白剪接过程与简单的蛋白催化加工过程 不同,它使两个外显子中间形成一个自然的肽键 。 第一个蛋白内含子是在酵母中发现的,目前 已有100多个蛋白内含子被发现。最初发现的蛋 白内含子曾有不同的称谓，如： 蛋白质内含子(protein intron) 插入蛋白序列(intervening protein sequence) 间隔序列(spacer sequence) 蛋白酶(protozyme)等。 现在所采用的蛋白内含子(intein)和蛋白外 显子(extein)是从1994年开始统一使用的。 p基本结构： 通过序列分析表明,目前发现的蛋白内含子 大小为1342608氨基酸，大部分蛋白内含子具有 两个功能域。即： n由N端和C端组成的剪接域(splicing domain) n中间的核酸内切酶结构域(endonuclease domain) 2 2、蛋白内含子的结构、蛋白内含子的结构 p蛋白剪接的功能单位 研究表明蛋白内含子是触发蛋白剪接的功 能单位,只要有完整的剪接序列存在就可以发生 蛋白剪接。 许多实验证明蛋白剪接功能包含在蛋白内含子序列 加上C端蛋白外显子第一个氨基酸结构中。通过删除 中间的核酸内切酶结构或用一个连接子(linker)取代, 不影响蛋白内含子的剪接功能,表明蛋白内含子的剪 接域和核酸内切酶结构在结构和功能上是独立 的两个单位。 3 、蛋白内含子的剪接机理 蛋白剪接是一个非常快速的过程,在自然 状态下极难观察到。如果将蛋白内含子加上外 显子第一个氨基酸残基,在一个外源蛋白系统 中就足可以发生蛋白剪接。通过理论模型和实 验分析,对蛋白内含子的剪接过程基本上已经 清楚。剪接过程涉及4个亲核取代,是由3个保 守的剪接残基激活,整个剪接过程可分成四步 完成。 p剪接过程 第一步：NX酰基化重排 第二步：酯化反应转移 第三步：蛋白内含子C端的Asn环化 第四步：X-N酰基化重排 4、 蛋白内含子是可移动的遗传元件 一个最直接的证据是许多蛋白内含子中间 含有核酸内切酶序列,并有一段保守的特定基序 LAGLIDADG,核酸内切酶活性在许多种蛋白内含 子中观察到了。蛋白内含子中所包含核酸内切 酶类似于由具有移动能力的内含子(intron)所 编码的居家核酸内切酶(hominendonuclease), 因此认为蛋白内含子也具有居家 (inteinhoming)能力,与内含子的居家 (intronhoming)作用是类似。 5、蛋白内含子和蛋白剪接研究热点 蛋白内含子的独特性在于其蛋白剪接功能,即 能将两个多肽以一个正常肽键相连,而且其蛋白剪 接功能又可分解成N-端和C-端切割功能。 这些蛋白内含子(或修饰后的蛋白内含子)自 主催化的生化反应为蛋白合成和加工提供了新的 途径,因而在蛋白工程及其它领域具有广泛的应用 前景。因此除了对蛋白内含子本身结构与功能研 究外,在应用研究方面产生了许多新的热点。 可用于蛋白纯化： 蛋白内含子载体的开发不仅使蛋白纯化一 步化,而且通过蛋白内含子介导蛋白连接,有时 也称表达蛋白连接生产多肽。目前已经开发出 基于亲和融合的蛋白纯化系统,将蛋白内含子 插在亲和基团和要纯化的目的蛋白之间,利用 蛋白内含子的自主切割将目的蛋白释放出来。 利用蛋白内含子剪接技术不仅可以使蛋白纯化 特别是通过基因工程生产的重组蛋白纯化简便 快速,而且可以给一些重要的肽添加修饰成分 。 用于蛋白与蛋白之间的相互作用研究。 蛋白内含子和蛋白剪接可用于基因治疗。 有人设想在线粒体基因治疗中引入蛋白剪 接技术,希望解决核基因组编码的一些线粒体 蛋白在运输过程中的困难,并已成功地用于一 项有关线粒体蛋白的运输研究。 可用于防止外源基因在转基因植物中扩 散。 随着更多内含子的发现和对蛋白内含子的 剪接机制的深入研究,蛋白内含子的功能将进 一步得到开发,将为蛋白质工程领域开辟新的 途径。 细菌和真核细胞中发现了蛋白质自我剪接 的现象。蛋白质的自我剪接说明成熟的蛋白质 序列与mRNA序列不一定顺序对应，一个单一的 前体蛋白质通过剪接机制可以产生多种蛋白质 分子，这种新的蛋白质活性调节机制还有待进 一步研究。 四、酶的辅助因子 蛋白质部分：酶蛋白 (apoenzyme) 辅助因子 (cofactor) 金属离子 小分子有机化合物 全酶 (holoenzyme) *结合酶各部分在催化反应中的 作用 q酶蛋白决定反应的特异性 q辅助因子决定反应的种类与性质 金属酶(metalloenzyme) 金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢 失。 金属激活酶(metal-activated enzyme) 金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合 不甚紧密。 金属离子的作用 稳定酶的构象； 参与催化反应，传递电子； 在酶与底物间起桥梁作用； 中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。 小分子有机化合物的作用 在反应中起运载体的作用，传递电子、 质子或其它基团。 小分子有机化合物在催化中的作用 尼克酰胺（维生素PP之一） 尼克酰胺（维生素PP之一） 维生素B2（核黄素） 维生素B2（核黄素） 维生素B1（硫胺素） 泛酸 硫辛酸 维生素B12 生物素 吡哆醛（维生素B6之一） 叶酸 NAD+（尼克酰胺腺嘌呤二核 苷酸，辅酶I） NADP+（尼克酰胺腺嘌呤二核 苷酸磷酸，辅酶II） FMN （黄素单核苷酸） FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸） TPP（焦磷酸硫胺素） 辅酶A（CoA） 硫辛酸 钴胺素辅酶类 生物素 磷酸吡哆醛 四氢叶酸 氢原子（质子） 醛基 酰基 烷基 二氧化碳 氨基 所含的维生素名称 小分子有机化合物(辅 酶 或 辅 基) 转移的基团 尼克酰胺（维生素PP之一） 尼克酰胺（维生素PP之一） 维生素B2（核黄素） 维生素B2（核黄素） 维生素B1（硫胺素） 泛酸 硫辛酸 维生素B12 生物素 吡哆醛（维生素B6之一） 叶酸 NAD+（尼克酰胺腺嘌呤二核 苷酸，辅酶I） NADP+（尼克酰胺腺嘌呤二核 苷酸磷酸，辅酶II） FMN （黄素单核苷酸） FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸） TPP（焦磷酸硫胺素） 辅酶A（CoA） 硫辛酸 钴胺素辅酶类 生物素 磷酸吡哆醛 四氢叶酸 氢原子（质子） 醛基 酰基 烷基 二氧化碳 氨基 一碳单位 所含的维生素名称 小分子有机化合物(辅 酶 或 辅 基) 转移的基团 第二节 酶的抑制作用和酶的抑制剂 一、酶的可逆抑制作用 抑制剂通常以非共价键与酶或酶 -底物复合物可逆性结合，使酶的活性降低 或丧失；抑制剂可用透析、超滤等方法除去 。 （一）简单的可逆抑制 类型 竞争性抑制 非竞争性抑制 反竞争性抑制 .竞争性抑制作用 + I I E EI I E + SE + SE + PE + PESES 反应模式 定义 抑制剂与底物的结构相似，能与底物竞争酶的 活性中心，从而阻碍酶底物复合物的形成，使酶的 活性降低。这种抑制作用称为竞争性抑制作用。 + + + + + + E E E E S S I I ESES EIEI E PE P Ki：EI的解离常数，抑制常数 EI不能转变成产物 动力学特点： Vmax不变， 表观Km增大。 抑制剂 无抑制剂 1/V 1/S -1/Km-1/Km 1/Vmax1/Vmax 竞争性抑制的双倒数图形特征 2. 非竞争性抑制 * 反应模式E+SE+SESESE+PE+P + + S S S S + + S S S S + + ESIESIEIEI E E ESES E E P P + + I I E EI I+S +S E EI IS S + + I I E+SE+SESESE+PE+P + + I I E EI I+S +S E EI IS S + + I I 动力学特点： Vmax降低， 表观Km不变。 抑制剂 1 / V 1/S 无抑制剂 -1/Km-1/Km 1/Vmax1/Vmax 非竞争性抑制的双倒数图形特征 3.反竞争性抑制 此类抑制剂只与ES复合物结合生成ESI复合 物，使中间产物ES量下降，而不与游离酶结合 ，称为反竞争性抑制。 * 反应模式 E+SE+SE+P E+P ESES + + I I ESESI I + + + + E E S S ESES ESIESI E E P P E+SE+SE+P E+P ESES + + I I ESESI I 动力学特点： Vmax降低， 表观Km降低。 抑制剂 1/V 1/S 无抑制剂 反竞争性抑制的双倒数图形特征反竞争性抑制的双倒数图形特征 酶的三种可逆性抑制作用的特点 作用特点作用特点无抑制剂无抑制剂竞争性抑制竞争性抑制 剂剂 非竞争性抑制非竞争性抑制 剂剂 反竞争性抑制反竞争性抑制 剂剂 与与I I结合的组分结合的组分 E E E E 、ESES ESES 动力学特点动力学特点 表观表观 K Km m K Km m 增大增大不变不变减少减少 双倒数曲线双倒数曲线 V V maxmax 横轴截距横轴截距 V V maxmax 1/1/ K Km m 不变不变 增大增大 降低降低 不变不变 降低降低 减少减少 纵轴截距纵轴截距 斜率斜率 1/ 1/ V V maxmax K Km m/ /V V maxmax 不变不变 增大增大 增大增大 增大增大 增大增大 不变不变 （二）底物抑制 在给定的酶浓度下，酶催化反应的速率随底 物浓度的增加而加快，至极限Vmax。但在有些 情况下发现高浓度的底物会抑制自身转化为产 物。 如：琥珀酸脱氢酶 COO- CH CH COO- 琥珀酸 COO- C-H H- C COO- 延胡索酸 FAD FAD2H 琥珀酸脱氢酶 H H 该反应的发生需要底物的两个羧基同时与酶分该反应的发生需要底物的两个羧基同时与酶分 子结合，当底物浓度很高时，两分子琥珀酸与酶分子结合，当底物浓度很高时，两分子琥珀酸与酶分 子结合，使反应无法进行。除非有一分子琥珀酸解子结合，使反应无法进行。除非有一分子琥珀酸解 离，反应才能进行。离，反应才能进行。 （三）产物抑制 产物对酶反应的抑制作用在生物体中较为 常见。在细胞内，酶反应的产物虽然不断地为 另外的酶所作用，但底物和产物总是同时存在 的。应考虑产物对反应速率的影响。 （四）变构抑制 如某一合成途径表示如下： A B C D E F 产物F作为这一合成途径中几个早期的酶(如A B的酶)的变构抑制剂，对这一合成途径加以反 馈抑制，以避免产物过量堆积。 变构抑制剂一般的定义为抑制剂与酶结合 ，引起酶构象的改变，使底物结合部位的性质 发生变化和改变了后续的催化活性，米氏作图 为双曲线。 几乎所有的末端产物抑制(反馈抑制)酶都 为寡聚蛋白，因而变构抑制的机制涉及到亚基 之间的相互作用，如将变构酶拆分成单亚基， 即失去调节活性，但仍然保持了酶的催化活性 。 二、酶的不可逆抑制作用 酶的不可逆抑制作用是抑制剂与酶的必需基 团以共价键连接，将必需基团进行了化学修饰 ，从而引起酶活性的丧失。化学修饰作用可以 是非酶促反应，也可以是酶促反应；修饰可发 生在酶蛋白上，也可以在辅基上。因此，不可 逆抑制作用可分为非专一性和专一性两大类。 一、自杀底物(suicide substrate) 是一类酶的天然底物的衍生物或类似物，在它们 的结构中含有一种化学活性基团，当酶把他们作为底 物结合时，其潜在的化学基团能被解开或激活，并与 酶的活性部位发生共价结合，使结合物停留在某种状 态，从而不能分解成产物，酶因而致“死”，此过程 称为酶的自杀，这类底物称为自杀底物(suicide substrate)。 基于酶的自杀性底物的特殊性,人们把酶的自杀底 物应用于疾病的治疗,取得了良好的效果。 每一种自杀底物必定有其专一的酶对象， 这种酶对象称为自杀底物的靶酶(target enzyme)。因此，也可以说，酶的自杀底物是专 一性很高的不可逆抑制剂或失活剂。 l自杀底物抑制作用有下列特点： (1)自杀底物的浓度愈大，抑制作用也愈大。 (2)抑制作用的最适pH与催化底物的最适pH值一致。 (3)在自杀底物过量时，加入酶愈多，抑制作用愈大。 (4)自杀底物本身无抑制活性，而生成的抑制剂是一种亲和 标记抑制物。 (5)酶活性中心必需基团与抑制剂的化学计量关系是1：1。 (6)真正的底物能竞争性地阻断自杀底物的抑制作用。 l 酶的自杀底物在治疗酶学上是一类崭新的课题 ，对于医疗实践有着极为重要的意义。 n过去的治疗酶学，着眼点在利用各种不同的酶作为治疗 手段来医治一些疾病。如果以酶作为靶子，使某些致病 菌或异常生长的细胞中的酶能被一些相应的化合物所抑 制或失活，从而也能使疾病得以治愈。 n自杀底物就是在这方面能大显身手的此类化合物，因为 一般性的酶失活剂，多数是很剧烈的化学物质，对人体 也是有毒的，实用价值极少；而自杀底物与酶的天然底 物的共同之处就是对人体无毒或毒性较少，因此很有医 疗价值。 n酶的自杀底物多半是人工设计合成的，也有一些是天 然产物。近年来，已合成了不少对人体的副作用较小 的某些靶酶的自杀底物，以对付一些病原体的感染或 对某些异常代谢 n天然酶的自杀底物并不一定能治病。有些酶的天然自 杀底物，如不慎吃下，反而对正常人体的正常酶发生 抑制而造成功能不正常或致病。 第三节 酶自杀底物的药物价值 一、治疗用人工合成的酶自杀底物 (一)能治疗高血压的自杀底物 高血压与细胞质内线粒体中的单胺氧化酶有 关。降压药物优降宁（pargyline)是一种， 丙炔基叔胺类衍生物，它是线粒体上的单胺 氧化酶(MAO)的自杀底物。 单胺氧化酶是一种黄素酶类，含有辅酶 FAD。当服用优降宁后，这个自杀底物可将酶 上的辅基FAD中的核黄素部分还原并发生共价 加合作用，使酶催化反应不能再继续进行。血 浆中的单胺氧化酶因不含有FAD，不受优降宁 的抑制。 (二)癫痫治疗中自杀底物的应用 人脑中含有一种叫氨基丁酸(GABA)的 氨基酸，它是一种抑制性的神经递质。脑中的 氨基丁酸转氨酶可破坏此氨基酸，一般这 被认为是癫痢病发病的原因。如果对氨基 丁酸转氨酶设法加以阻断或抑制，就可以起到 抗癫痫的作用。 氨基丁酸转氨酶是一种以磷酸吡哆醛 为辅基的转氨酶。有几种自杀底物，如二氢芳 族邻位氨基苯甲酸， 乙烯代氨基丁酸等可 “杀死”此酶，尤以后者更为专一。 当氨基丁酸转氨酶被自杀底物阻断抑 制后，脑中的氨基丁酸量相应地增高，从 而脑中枢可受抑制。 故自杀底物乙烯代氨基丁酸将是一种 很有效的抗癫痫药物。患者在注射自杀底物 乙烯代氨基丁酸后，自发性运动减少，体温 降低，此药具有强烈的抗抽搐及抗癫痫发作功 能。 （三）用自杀底物来对付抗青霉素的菌株 青霉素之所以有杀菌力，就在于它的结构 中具有内酰胺(lactam)环的杀菌部分 。由于长期广泛使用青霉素，某些菌株往往对 青霉素产生耐药性，其原因多半是细菌体内被 诱导出一种叫内酰胺酶( lactamase) 的适应酶的缘故。 此酶能水解青霉素中的内酰胺环，使之成 为不具有杀菌力的青霉酸，这样，就破坏了青 霉素的杀菌能力。 治疗学上的课题就是要设法破坏这种 内酰胺酶，使细菌不能破坏青霉素。因此，设 计出内酰胺酶的自杀底物就很有用途。 近年来，已经设计并合成了几种这样的自 杀底物。 （四）作为抗菌药的自杀底物 细菌中的丙氨酸消旋酶是一种以磷酸吡哆醛作为 辅酶的酶。丙氨酸消旋酶对于细菌是必不可少的。因 为此酶能使L型氨基酸消旋成为D型，而D型氨基酸是细 菌合成细胞壁肽多糖的重要原料。氟代D一 丙氨酸是丙氨酸消旋酶的自杀底物，如该酶被“ 杀”，则细菌因不能合成细胞壁而死亡，故自杀底物 氟代D丙氨酸可作为一种抗菌药物。 (五)自杀底物在肿瘤治疗上的可能性 一种已在临床上应用于抗肿瘤的药物5氟脱氧尿 苷酸(FdUMP)，实际上是靶酶胸苷酸合成酶的自杀底物 。该酶在肿瘤细胞DNA的生物合成上是一个关键酶。如该 酶被“杀”，则DNA就不能合成，并导致肿瘤细胞的死亡 。 5一氟脱氧尿苷酸作为自杀底物的机制是: 该化合物能通过正常的催化循环，使胸苷酸合成酶 的巯基和酶的四氢叶酸(THFA)辅因子之间形成一种三元 复合体。 （六）用自杀底物治疗帕金森病 对于帕金森病患者来说，脑中有足够量的多 巴胺对其症状缓解是必需的，在理论上可用 多巴来治疗。其作用原理是多巴会进入 脑中并转变成多巴胺。但给药方式是一个很重 要的问题，一般肌注或静注后，多巴这一 类芳香族氨基酸易被组织中的芳香氨基酸脱羧 酶所破坏，因而不易进入脑中。 有一种多巴的衍生物二氟甲基多 巴是芳香氨基酸脱羧酶的自杀底物，可作为治 疗用药。当给予此药后，机体各组织中的芳香 氨基酸脱羧酶活力显著降低，但脑中该酶的活 力却下降甚少，故多巴就不易在周围组织 被迫坏而较多的进入脑中，并受脑中仍有较高 活力的芳香氨基酸脱羧酶的作用而形成较多的 多巴胺，这对帕金森病的治疗能起到良好的作 用。 （七）痛风症的自杀底物疗法 各种类型的痛风症是一种嘌呤代谢异常所引 起的疾病。特征是该病患者的血和尿中尿酸盐浓 度升高，从而在肾脏及各关节处有尿酸钠结晶沉 着，久之形成小结石，致使骨关节变形、发炎或 肾脏病变，导致肾功能衰竭。 用来医治各种类型痛风症的药物别嘌呤醇， 实际上是黄嘌呤氧化酶的自杀底物。黄嘌呤氧化 酶受抑制后尿酸的产生减少，痛风症状就缓解。 （八）缺血再灌注综合征的自杀底物疗法 缺血性肠病是一种重要的胃肠道循环系统紊乱病。 近年来的研究表明，由于缺血所诱导的小肠血管渗透性 的改变与氧自由基有关，如： 羟自由基清除剂二甲基亚砜(DMSO)可大大地阻止由缺血 所引起的小肠血管渗透性的增加； 实验产生的氧自由基可增加非缺血小肠血管的渗透性； 用SOD或DMSO预处理可极大地阻止由次黄嘌呤-黄嘌呤氧 化酶引起血管渗透性增加。 肠缺血时02的主要来源是黄嘌呤氧化酶，因为别 嘌呤醇(黄嘌呤氧化酶的自杀性底物)可与SOD一样能阻 止由1h缺血引起的血管渗透性的增加和3h缺血所引起的 出血性粘膜损伤。在小肠粘膜和肝中黄嘌呤氧化