药物设计学(酶抑制剂含实例)

1、第三章第三章 酶抑制剂和肽拟似物酶抑制剂和肽拟似物酶的基础知识、酶的特性及分类、酶的结构与催化功酶的基础知识、酶的特性及分类、酶的结构与催化功能、酶激动剂与抑制剂、抑制剂对反应速度的影响能、酶激动剂与抑制剂、抑制剂对反应速度的影响第一节第一节 酶抑制剂酶抑制剂酶的抑制剂（酶的抑制剂（inhibitorinhibitor）：能使酶的催化活性下降）：能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质。而不引起酶蛋白变性的物质。（区别于酶的变性）（区别于酶的变性）抑制剂对酶有一定的选择性抑制剂对酶有一定的选择性引起变性的因素对酶没有选择性引起变性的因素对酶没有选择性一、酶抑制剂的类型及实例一、酶抑制剂的类

2、型及实例抑制作用的类型：抑制作用的类型：竞争性抑制竞争性抑制（competitive inhibitioncompetitive inhibition）非竞争性抑制非竞争性抑制（non-competitiveinhibitionnon-competitiveinhibition）反竞争性抑制反竞争性抑制（uncompetitive inhibitionuncompetitive inhibition）不可逆性抑制不可逆性抑制可逆性抑制可逆性抑制抑制剂通常以非共价键与酶或酶抑制剂通常以非共价键与酶或酶- -底物复合物可逆底物复合物可逆性结合，使酶的活性降低或丧失性结合，使酶的活性降低或丧失（re

3、versible inhibition）（irreversible inhibition）抑制剂通常以共价键与酶活性中抑制剂通常以共价键与酶活性中心的必需基团相结合，使酶失活心的必需基团相结合，使酶失活竞争性抑制剂竞争性抑制剂竞争性抑制作用：抑制剂与底物竞争酶的活性中心，竞争性抑制作用：抑制剂与底物竞争酶的活性中心，阻碍酶底物复合物的形成，使酶的活性降低。阻碍酶底物复合物的形成，使酶的活性降低。磺胺类药物抑制细菌生长。磺胺类药物抑制细菌生长。反应模式反应模式 E ES E + PEII KiS酶酶-底物底物复合物复合物酶酶-抑制剂抑制剂复合物复合物抑制剂抑制剂产物产物底物底物酶酶特点特点A A

4、）I I与与S S结构类似；结构类似；B B）抑制程度取决于抑制剂与酶的亲和力及底物浓度；）抑制程度取决于抑制剂与酶的亲和力及底物浓度；C C）排斥性抑制。）排斥性抑制。丙二酸（丙二酸（延胡索酸）延胡索酸）与琥珀酸（丁二酸）竞争琥珀酸脱氢酶与琥珀酸（丁二酸）竞争琥珀酸脱氢酶非竞争性抑制反应模式 E+ S ES E + PEI + S+ I酶酶- -抑制剂抑制剂- -底物底物复合物复合物抑制剂+ IEIS特点：特点：a)a)抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合，底物与抑制剂之间抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合，底物与抑制剂之间无竞争关系；无竞争关系； b)b)抑制程度取决于抑制剂的浓度；抑制程度

5、取决于抑制剂的浓度；c)c)一种旁若无人式抑制一种旁若无人式抑制反竞争性抑制反竞争性抑制反应模式 E+ S ES E + P+ IESI特点：特点：a)a)抑制剂只与酶底物复合物结合；抑制剂只与酶底物复合物结合；b)b)抑制程度取决于抑制剂、底物的浓度；抑制程度取决于抑制剂、底物的浓度；c) c) 一种条件性抑制。一种条件性抑制。可逆性酶抑制剂实例：可逆性酶抑制剂实例：实例实例 黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶抑制剂抑制剂次黄嘌呤次黄嘌呤 黄嘌呤黄嘌呤 尿酸尿酸NNNNOHHNNNNOHHHONNNNOHHHOOH黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶痛风痛风 嘌呤代谢嘌呤代谢 尿酸过多尿酸过多NNNNOHHNNN

6、NOHHHO黄嘌呤氧化酶别嘌醇别嘌醇 奥昔嘌醇奥昔嘌醇 NH2COOHNNNNHNHOHNH2COOHNNNNHOHNH2OPOOHO POOHOH二氢叶酸二氢叶酸L-L-谷氨酸谷氨酸二氢叶酸合成酶二氢叶酸合成酶二氢叶酸还原酶二氢叶酸还原酶四氢叶酸四氢叶酸二氢叶酸二氢叶酸合成酶合成酶NH2SO2NHRNNNNHOHNH2NHSO2NHR二氢喋啶焦磷酸酯二氢喋啶焦磷酸酯（PABA）体内合成体内合成叶酸原料叶酸原料为微生物生为微生物生长必要物质长必要物质（Folic Acid）构成体内构成体内叶酸叶酸辅酶辅酶基本原料基本原料为为DNADNA合成中所必需的嘌合成中所必需的嘌呤、嘧啶碱基的合成提供呤、

7、嘧啶碱基的合成提供一个碳单位一个碳单位实例实例：二氢叶酸合成酶抑制剂：二氢叶酸合成酶抑制剂取代取代PABAPABA位置生成无功能的位置生成无功能的化合物化合物阻碍阻碍DihydrfolicDihydrfolic Acid Acid 生生物合成物合成抑制细菌蛋白质合成抑制细菌蛋白质合成NH2COOHNNNNHNHOHNH2COOHNNNNHOHNH2OPOOHO POOHOHL-L-谷氨酸谷氨酸二氢叶酸二氢叶酸合成酶合成酶NH2SO2NHRNNNNHOHNH2NHSO2NHR二氢喋啶焦磷酸酯二氢喋啶焦磷酸酯OONHH0.23nm0.67nmSOONHHRN-0.24nm0.69nm磺胺类药物的选

8、择性：磺胺类药物的选择性：不影响人体不影响人体的叶酸代谢，的叶酸代谢，人体可从食物中摄取人体可从食物中摄取FAHFAH2 2；微生物微生物对磺胺类药物都敏感，微生物靠自身合成对磺胺类药物都敏感，微生物靠自身合成FAHFAH2 2 ，一旦，一旦叶酸代谢受阻，生命不能继续叶酸代谢受阻，生命不能继续L-L-谷氨酸谷氨酸二氢叶酸合成酶二氢叶酸合成酶二氢叶酸二氢叶酸（FAHFAH2 2）结构极为相似：结构极为相似：分子大小分子大小电荷分布电荷分布Mafenide(antiinfectious)Tolbutamide (antidiabetic)SNChlorothiazide (saluretic)Cy

9、cloguanil (antimalarial)Methylthiouracil(antithyroid)DDS (antileprosy)ClNNNCH3H3CNH2H2NNHNOCH3HSNH2SOOH2NCH2SOOH2NNH2SNHNClSH2NOOOOCH3SOONHCONHC4H9NH2SOOH2N磺胺家族的发展间接引起血压上升间接引起血压上升血管紧张素原血管紧张素原血管紧张素血管紧张素I血管紧张素血管紧张素II血管紧张素转血管紧张素转化酶（化酶（ACE）缓激肽缓激肽缓激肽降解缓激肽降解ACE（血管紧张素转化酶、缓激肽酶）血管紧张素转化酶、缓激肽酶）对血压的调节对血压的调节血管扩张

10、血管扩张血管收缩血管收缩血压上升血压上升醛固酮分泌醛固酮分泌肾素肾素体内调节血压的肾体内调节血压的肾素素- -血管紧张素系统血管紧张素系统453453个氨基酸个氨基酸无活性无活性1010肽肽活性活性8 8肽肽大量存在于血管大量存在于血管内皮细胞膜表面内皮细胞膜表面促进醛固酮的促进醛固酮的合成、分泌合成、分泌强烈收缩外周小动脉强烈收缩外周小动脉重吸收重吸收NaNa+ +和水，增加血容量和水，增加血容量0.1 ppm0.1 ppm 仍有收缩血管作用仍有收缩血管作用实例实例Angiotensin Converting Enzyme Inhibitors血管紧张素原血管紧张素原血管紧张素血管紧张素I血

11、管紧张素血管紧张素II血管紧张素转血管紧张素转化酶（化酶（ACE）缓激肽缓激肽缓激肽降解缓激肽降解肾素肾素453453个氨基酸个氨基酸无活性无活性1010肽肽活性活性8 8肽肽活化活化AngiotensinogenAsp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe-His-LeuAngiotensin IAngiotensin-converting enzyme Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-PheAngiotensin IIArg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-ArgBradykininArg-Pro-Pro-Gly-Phe-S

12、er-Pro失活失活ACE（血管紧张素转化酶、缓激肽酶）血管紧张素转化酶、缓激肽酶）对血压的调节对血压的调节实例实例Angiotensin Converting Enzyme Inhibitors间接引起血压上升间接引起血压上升血管紧张素原血管紧张素原血管紧张素血管紧张素I血管紧张素血管紧张素II血管紧张素转血管紧张素转化酶（化酶（ACE）缓激肽缓激肽缓激肽降解缓激肽降解ACE（血管紧张素转化酶、缓激肽酶）血管紧张素转化酶、缓激肽酶）对血压的调节对血压的调节血管扩张血管扩张血管收缩血管收缩血压上升血压上升醛固酮分泌醛固酮分泌肾素肾素体内调节血压的肾体内调节血压的肾素素- -血管紧张素系统血管紧

13、张素系统453453个氨基酸个氨基酸无活性无活性1010肽肽活性活性8 8肽肽大量存在于血管大量存在于血管内皮细胞膜表面内皮细胞膜表面强烈收缩外周小动脉强烈收缩外周小动脉0.1 ppm0.1 ppm 仍有收缩血管作用仍有收缩血管作用实例实例Angiotensin Converting Enzyme Inhibitors血管紧张血管紧张素素II受体受体AngAng拮抗剂拮抗剂氯沙坦氯沙坦Antiotensin II Receptor AntagonistsACE ACE 抑制剂抑制剂促进醛固酮的合成、促进醛固酮的合成、分泌，重吸收分泌，重吸收NaNa+ +和和水，增加血容量水，增加血容量间接引起

14、血压上升间接引起血压上升血管紧张素原血管紧张素原血管紧张素血管紧张素I血管紧张素血管紧张素II血管紧张素转血管紧张素转化酶（化酶（ACE）缓激肽缓激肽缓激肽降解缓激肽降解血管扩张血管扩张血管收缩血管收缩血压上升血压上升醛固酮分泌醛固酮分泌肾素肾素体内调节血压的肾体内调节血压的肾素素- -血管紧张素系统血管紧张素系统453453个氨基酸个氨基酸无活性无活性1010肽肽活性活性8 8肽肽大量存在于血管大量存在于血管内皮细胞膜表面内皮细胞膜表面实例实例Angiotensin Converting Enzyme Inhibitors血管紧张血管紧张素素II受体受体AngAng拮抗剂拮抗剂氯沙坦氯沙坦A

15、ntiotensin II Receptor AntagonistsACE ACE 抑制剂抑制剂根据根据ACEACE活性部位的化学结构设计出的活性部位的化学结构设计出的ACE ACE 抑制剂的作用：抑制剂的作用：可以抑制可以抑制AngAng的生成的生成减少缓激肽的失活减少缓激肽的失活抗高血压药物抗高血压药物羧肽酶抑制剂研究羧肽酶抑制剂研究19731973底，发表羧肽酶抑制剂研究结果：底，发表羧肽酶抑制剂研究结果：活性中心含有活性中心含有ZnZn2+2+，附近有一正电荷，附近有一正电荷，双电荷酶抑制剂（双电荷酶抑制剂（琥珀酰琥珀酰脯氨酸）对脯氨酸）对ACEACE有特异性抑制作有特异性抑制作用，但

16、作用很弱用，但作用很弱19711971年从巴西毒蛇的蛇毒分离纯化出九肽替普罗肽年从巴西毒蛇的蛇毒分离纯化出九肽替普罗肽（TeprotideTeprotide，SQ 20881SQ 20881），），谷谷- -色色- -脯脯- -精精- -脯脯- -谷谷- -亮亮- -脯脯- -脯脯可抑制可抑制ACE ACE ，但口服无效。，但口服无效。二肽衍生物构效关系：二肽衍生物构效关系：模拟模拟C C末端的二肽结构具有高抑制活性末端的二肽结构具有高抑制活性D-D-甲基甲基琥珀酰琥珀酰脯氨酸的活性增强脯氨酸的活性增强15-2015-20倍倍巯基对巯基对ZnZn2+2+亲和力更大亲和力更大; ;巯基巯基取代羧

17、基，取代羧基，巯基烷酰基脯氨酸对巯基烷酰基脯氨酸对ACEACE的抑制活性增大的抑制活性增大10001000倍倍构效关系构效关系CaptoprilCaptopril与与ACEACE的作用的作用Zn+S1S1N CHOCCHNHR2OOCCOCHR3NHHS2peptide inhibitorCCH2COOR2CHCOCHNOOSCH2COOR2CHCOCHNcarboxyalkylprolinemercaptoalkylproline Hypothetical binding of inhibitors to ACE卡托普利（卡托普利（开博通，开博通，CaptoprilCaptopril ）：）

18、：D-3-D-3-巯基巯基-2-2-甲基丙酰甲基丙酰-L-L-脯氨酸；二肽、两个手性碳脯氨酸；二肽、两个手性碳(S(S，S)S)第一个口服第一个口服ACEACE抑制剂、活性超过替普罗肽抑制剂、活性超过替普罗肽作用：舒张外周血管、降低醛固酮分泌、影响钠离子的重吸收、作用：舒张外周血管、降低醛固酮分泌、影响钠离子的重吸收、降低血容量降低血容量不良反应：不良反应：皮疹，嗜酸性白细胞增高，味觉丧失及蛋皮疹，嗜酸性白细胞增高，味觉丧失及蛋白尿，与结构中的巯基有关白尿，与结构中的巯基有关卡托普利卡托普利依那普利依那普利EnalaprilEnalapril实例实例 醛糖还原酶抑制剂醛糖还原酶抑制剂葡萄糖葡萄

19、糖 山梨醇山梨醇 果糖果糖山梨醇脱氢酶山梨醇脱氢酶醛糖还原酶（醛糖还原酶（ Aldose reductase，AR）还原性辅酶还原性辅酶 （NADPH）ARNADPH许多组织中都有这一途径：许多组织中都有这一途径：血糖浓度升高时，己糖激酶被葡萄糖饱和，大量葡萄糖经醛糖血糖浓度升高时，己糖激酶被葡萄糖饱和，大量葡萄糖经醛糖还原酶转变为山梨醇；还原酶转变为山梨醇；V1V2，山梨醇分子不易透过细胞膜进入血液循环；在细山梨醇分子不易透过细胞膜进入血液循环；在细胞内大量聚集，引起细胞内高渗效应，细胞水肿，膜通透性变胞内大量聚集，引起细胞内高渗效应，细胞水肿，膜通透性变化，引起一系列病理变化，诱发糖尿病并

20、发症。化，引起一系列病理变化，诱发糖尿病并发症。如：白内障、视网膜病变、神经病变、肾脏病变。如：白内障、视网膜病变、神经病变、肾脏病变。V1V2 索比尼尔（索比尼尔（sorbinil)：第一个在体内具有较高活性的海因：第一个在体内具有较高活性的海因类化合物。类化合物。1978年，辉瑞公司年，辉瑞公司(Pfizer)开发。对大鼠晶状体开发。对大鼠晶状体AR和人胎盘和人胎盘AR的的IC50分别为分别为70和和680nmol/L，因过敏反，因过敏反应严重终止于临床实验；应严重终止于临床实验； M-16209：对人重组：对人重组AR 的的IC50 为为51 nmo lL - 1； SN K-860：在

21、链氮霉素毒性鼠模型中，可以有效改善周围：在链氮霉素毒性鼠模型中，可以有效改善周围神经传导阻滞神经传导阻滞, 对体内山梨醇蓄积和肌醇耗尽的有效率分对体内山梨醇蓄积和肌醇耗尽的有效率分别为别为100% 和和71%。（1）海因类化合物）海因类化合物（2 2）羧酸类化合物）羧酸类化合物 托瑞司他（托瑞司他（tolrestat)托瑞司他对牛晶状体托瑞司他对牛晶状体AR 的的IC50为为35 nmo lL1，每天，每天2 次、每次次、每次200 m gkg-1 可以有效降低红细胞中山梨醇水平。可以有效降低红细胞中山梨醇水平。1989 年，以年，以A lredase 为商为商品名在爱尔兰上市，适用于糖尿病继

22、发的周围感觉性神经疾病的治疗。品名在爱尔兰上市，适用于糖尿病继发的周围感觉性神经疾病的治疗。 依帕司他依帕司他(eparestat)对大鼠晶状体、兔晶状体、人胎盘的对大鼠晶状体、兔晶状体、人胎盘的AR 的的IC50均为均为10 nmo lL1，可，可以有效预防并且改善糖尿病并发的末梢神经障碍、振动感觉异常等症以有效预防并且改善糖尿病并发的末梢神经障碍、振动感觉异常等症状。状。1996 年，在日本进行了大规模临床试验，最近已在日本上市。年，在日本进行了大规模临床试验，最近已在日本上市。 GP1447和和SG210SG210 具有吸收快、半衰期长、生物利用度高等许具有吸收快、半衰期长、生物利用度高

23、等许多优点，是一种很有前途的多优点，是一种很有前途的AR I。（2 2）羧酸类化合物）羧酸类化合物OORCOOHXanthone-2-carboxylic Acids6 R=SO2NMe214 R=SO2N(Me)CH2CH2OH（3 3）苯并吡喃酮类）苯并吡喃酮类PfisterPfister等合成等合成3030个个7 7取代的占吨酮羧酸化合物，测试取代的占吨酮羧酸化合物，测试对兔晶体醛糖还原酶的抑制活性，对兔晶体醛糖还原酶的抑制活性，6 6和和1414显示较强活性。显示较强活性。在在1010-6 -6 mol/Lmol/L浓度时，抑制率分别为浓度时，抑制率分别为67%67%和和83%83%；

24、6 6 局部使用或口局部使用或口服，均能延迟半乳糖所致鼠白内障的发生。服，均能延迟半乳糖所致鼠白内障的发生。NCH2COOHOMe（）杂环化合物（）杂环化合物TolrestatTolrestat含有活性基团含有活性基团- -氨基酸，设计合成含氨基酸，设计合成含- -氨酸基氨酸基团的杂环化合物，该类化合物均显示较强活性团的杂环化合物，该类化合物均显示较强活性ICIC5050在在（0.45-6.0)0.45-6.0)1010-6-6mol/lmol/l之间。之间。NNOHOOCR5R4R26-Oxypyrmidine-N-Acetic AcidsNNOCOOHR3R4R2( Pyrimidinyl

25、-4-Oxy)Acetic AcidsTolrestatTolrestat，EpalrestatEpalrestat：有一个乙酸基团接在或上，：有一个乙酸基团接在或上， SorbinilSorbinil：酸性接在亚胺上；：酸性接在亚胺上；合成嘧啶基衍生物：合成嘧啶基衍生物：- -氧嘧啶氧嘧啶- - -乙酸，（嘧啶基乙酸，（嘧啶基- - -氧）乙氧）乙酸，二者在体内外实验中均有较高活性。酸，二者在体内外实验中均有较高活性。（）杂环化合物（）杂环化合物开发新型的竞争性的开发新型的竞争性的ARIARI应成为研究的方向。应成为研究的方向。醛糖还原酶抑制剂（醛糖还原酶抑制剂（ARIsARIs）存在的问题

26、：许多）存在的问题：许多ARIsARIs虽然在体虽然在体外实验中活性很好，在体内动物模型中也表现有效作用，但外实验中活性很好，在体内动物模型中也表现有效作用，但在临床研究中却往往缺乏疗效。在临床研究中却往往缺乏疗效。原因：原因：ARIsARIs缺乏抑制缺乏抑制ARAR的专一性。的专一性。目前，开发的目前，开发的ARIsARIs分子中大都具有亲电性的芳香族环状结构，分子中大都具有亲电性的芳香族环状结构，与与ARAR的结合主要依赖于它们和的结合主要依赖于它们和ARAR活性部位口袋之间的疏水作活性部位口袋之间的疏水作用，使它们不可避免地也抑制其它具有疏水性的三维活性口用，使它们不可避免地也抑制其它具

27、有疏水性的三维活性口袋结构的醛性酶。因此，均为非竞争性抑制类型。袋结构的醛性酶。因此，均为非竞争性抑制类型。专一性专一性ARAR抑制剂应该不仅仅利用抑制剂应该不仅仅利用ARAR活性部位口袋的形状与疏活性部位口袋的形状与疏水特性，还应利用水特性，还应利用ARAR活性部位口袋中的极性基团。活性部位口袋中的极性基团。2 2、不可逆抑制剂、不可逆抑制剂 抑制剂通常以共价键与酶活性中心的必需基团抑制剂通常以共价键与酶活性中心的必需基团相结合，使酶失活。相结合，使酶失活。非专一性：抑制剂与酶分子中一类或几类基团共价结合导非专一性：抑制剂与酶分子中一类或几类基团共价结合导致酶失活。致酶失活。PbPb2+2+

28、、CuCu2+2+、HgHg2+2+ 与酶分子的巯基进行不可逆结合，巯基酶与酶分子的巯基进行不可逆结合，巯基酶因此遭受抑制。用二巯基丙醇或二巯基丁二酸钠可使酶复活。因此遭受抑制。用二巯基丙醇或二巯基丁二酸钠可使酶复活。 专一性：抑制剂专一地与酶的活性中心或其必需基团共价专一性：抑制剂专一地与酶的活性中心或其必需基团共价结合，抑制酶的活性。结合，抑制酶的活性。有机磷杀虫剂专一作用于胆碱酯酶活性中心的丝氨酸残基。有机磷杀虫剂专一作用于胆碱酯酶活性中心的丝氨酸残基。有机磷化合物有机磷化合物 羟基羟基 失活酶失活酶 酸酸 OPOOXRR+ HOEOPOOORR+ HXE解磷定解磷定（PAM）等药物可与

29、有机磷杀虫剂结合，使酶和等药物可与有机磷杀虫剂结合，使酶和有机磷杀虫剂分离而复活。有机磷杀虫剂分离而复活。ClAsClCH+2HClCHClSHESHSAsSCHCHClE巯基酶巯基酶 路易士气路易士气 失活酶失活酶 酸酸 SAsSCH+CHClSHESHSAsSCHCHClEH2CHCH2CSHSHOHH2CHCH2COH失活酶失活酶 二巯基丙醇（二巯基丙醇（BALBAL） 巯基酶巯基酶 结合物结合物定向活性部位抑制剂定向活性部位抑制剂基于机理的抑制剂基于机理的抑制剂伪不可逆抑制剂伪不可逆抑制剂不可逆不可逆抑制剂抑制剂二、设计原理和方法二、设计原理和方法1 1、定向活性部位不可逆抑制剂、定向

30、活性部位不可逆抑制剂（1 1）- -糜蛋白酶抑制剂糜蛋白酶抑制剂H2NCHCCH2OHOOHSerH2NCHCCH2OHONNHHisH2NCHCCH2OHOCOHOAsp天冬氨酸天冬氨酸 组氨酸组氨酸 丝氨酸丝氨酸CHCONO2SH3CCH2Ser214OHHOCH2CH3Ser195OHNHNAsp102CO-OHis57CHCONO2SH3CCH2Ser214OHHSer195OHNHNAsp102CO-OHis57水解水解CHCONO2SH3CCH2Ser214OHHOHSer195OHNHNAsp102CO-OHis57CHCOCH2CH3ONHO2SH3CCH2底物底物对甲苯磺酰基

31、对甲苯磺酰基-L-L-苯苯丙氨酸乙酯丙氨酸乙酯氢键使酯键等定位在氢键使酯键等定位在Ser195Ser195的羟基附近的羟基附近疏水结疏水结合口袋合口袋疏水结疏水结合口袋合口袋疏水结疏水结合口袋合口袋对甲苯磺酰基对甲苯磺酰基-L-L-苯苯丙氨酰丙氨酰- -氯代甲基酮氯代甲基酮（TPCKTPCK）CHCCH2ClONHO2SH3CCH2CHCONHO2SH3CCH2CH2Ser195OHNNAsp102CO-O57HisCHCONHO2SH3CCH2CH2ClSer195OHNHNAsp102CO-O57His疏水结疏水结合口袋合口袋疏水结疏水结合口袋合口袋HisHis被被烷基化烷基化阻断底物分子

32、进阻断底物分子进入活性部位的通入活性部位的通路，且使酶失活路，且使酶失活H2NCHCCH2OHOCH2SCH3MetH2CClCOCH2ClCOSer195OHNHNAsp102CO-OHis57Met192H2CSCH3H2CCOSer195OHNHNAsp102CO-OHis57Met192H2CSCH3+疏水结疏水结合口袋合口袋疏水结疏水结合口袋合口袋疏水结疏水结合口袋合口袋酶受到抑制酶受到抑制- -糜蛋白糜蛋白酶抑制剂酶抑制剂甲硫氨酸甲硫氨酸 CH2NCH2CCH3CH2 2、基于机理的不可逆、基于机理的不可逆抑制剂抑制剂（1 1）黄素参与的单胺氧化酶（）黄素参与的单胺氧化酶（MAOM

33、AO）抑制剂）抑制剂RCH2NH2MAORCHONNNHNOORH+ RCH2NH2RCHO + NH3NNNHNOORHNNNHHNOORH RCH=NHH2ONHCH2R+黄素（在单胺氧化酶上）黄素（在单胺氧化酶上）NNNHNOORHNNNHNOORHNH+H2NH2CCCHCH2CCHNNNHNOORHNHCHCCH2Enz巴吉林巴吉林 降压药降压药控制机体内生物胺的水平，控制机体内生物胺的水平，如去甲肾上腺素的浓度如去甲肾上腺素的浓度酶不可逆失活酶不可逆失活活性基团活性基团（2 2）依赖磷酸吡哆醛的酶）依赖磷酸吡哆醛的酶抑制剂抑制剂GABAGABA转氨酶抑制剂氨己烯酸转氨酶抑制剂氨己烯

34、酸NOHCH3OH2CCHOP磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛（PLPPLP）H2NCHCCH2OHOCH2CH2CH2NH2LysH2NCHCCH2OHOCH2CH2CH2NNHO-CH3OH2CHCPEnzNH2CHRCOOHCNNHO-CH3OH2CHCPCOOHRH醛亚胺醛亚胺HNCHCCH2OCH2CH2CH2EnzNH2断键的方向取断键的方向取决于活性部位决于活性部位蛋白质的性质蛋白质的性质H2NCOOHCOOHH2NCOOHCOOHHOHOOCCOOHL-Glutamic acidL-glutamic acid decarboxylase Aminobutyric acid (GABA) G

35、ABA aminotransferase (GABA-T)Succinic semialdehyde (SSA) SSA dehydrogenase (SSADH)Succinic acidGABA aminotransferase inhibitor-Vigabatrin（2 2）依赖磷酸吡哆醛的酶）依赖磷酸吡哆醛的酶抑制剂抑制剂- -氨基丁酸氨基丁酸转氨酶转氨酶（GABA-TGABA-T）抑制剂氨己烯酸抑制剂氨己烯酸谷氨酸谷氨酸以磷酸吡哆醛以磷酸吡哆醛（PLPPLP）为辅酶）为辅酶GABA aminotransferase inhibitor-VigabatrinbababaBN+HN+H

36、HCOO-H2NCOO-LysH+NN+H氨己烯酸氨己烯酸（GABA-TGABA-T）-磷酸吡哆醛（磷酸吡哆醛（PLPPLP）氨己烯酸氨己烯酸与与GABAGABA竞争竞争GABAGABA转移酶转移酶GABA aminotransferase inhibitor-VigabatrinCOO-OH2OX-N+HN+HCOO-H+B_NHN+HCOO-aGABA aminotransferase inhibitor-VigabatrinXN+HN+HCOO-COO-NHN+HXGABA aminotransferase inhibitor-VigabatrinbababaBN+HN+HHCOO-H2

37、NCOO-LysH+NN+HGABA aminotransferase inhibitor-VigabatrinNHN+HCOO-N+H2NH2COO-N+HN+HNH2bCOO-N+HN+H2、基于机理的不可逆抑制剂（3）-内酰胺酶抑制剂NSOOOHCOOH舒巴坦NSHOOOHCOO-Enz:HNSOOOHCOO-+EnzHNO2SOCOO-Enz-HNO2SOCOO-Enz-+3、过渡态类似物可逆抑制剂（1）负碳离子样的过渡态类似物OOO烯醇离子 羧酸负离子二羟基丙酮磷酸酯二羟基丙酮磷酸酯H2CCH2COHOOP磷酸丙糖异构酶CHOHCH2COPO32-OHCCH2COHOOPO32-H磷

38、酸丙糖异构酶OCH2COOPO32-乙醇酸磷酸酯甘油醛甘油醛-3-3-磷酸酯磷酸酯可作酶可作酶抑制剂抑制剂（2）正碳离子样的过渡态类似物PPOHHBEnz+PPOH: :BEnz+HPPOH: :BEnzH异戊烯基二磷酸 中间体 二甲烯丙基二磷酸PPONH+异戊烯基二磷酸异构酶2-（二甲氨基）-1-乙基二磷酸NNNNNH2核糖HNNNN核糖H2NOHHNNNNO核糖腺苷脱氨酶spsp23OOHOHHOHNNNNHCH2OHOOHOHHONHNNNHOHOOHHONHNNNHOH1,6-1,6-二氢二氢-6-6-羟甲基嘌呤核苷羟甲基嘌呤核苷 Conformycin Deoxyconformyci

39、nConformycin Deoxyconformycin （3 3）四面体过渡态类似物）四面体过渡态类似物腺苷脱氨酶过渡态类似物抑制剂腺苷脱氨酶过渡态类似物抑制剂羟基亚乙基等排体羟基亚乙基等排体HNNHR1OR2OHNaspartate proteaseHNNHR1R2OHNHOOHtetrahedronal transition stateHNR1OHR2OHNH2NOHOHOhydroxyethylene isosterestatine过渡态抑制剂过渡态抑制剂肾素的过渡态类似物抑制剂肾素的过渡态类似物抑制剂Replacement of the scissile bond with var

40、ious transition state analogue scaffolds in the design of aspartic protease inhibitorsOHRNHOROHOHNOHHydroxylethylene dipeptide isostereStatineHydroxyethylamine dipeptide isostereNH2RNH2OAminostatineAminoethyleneOHOHydroxyethylcarbonylOHOOHOHOFPOHORPhosphonicDihydroxyethyleneFluorohydroxyethyleneScis

41、sile bondOHRSO OHydroxyethylene sulfone4、多底物类似物抑制剂L-天冬氨酸氨甲酰转移酶OOCNCOOCONH2HN-氨甲酰天冬氨酸氨甲酰磷酸L-天冬氨酸OOCNH2COOCOPOOOOH2N+OOCNCOOCOPOOOONH2HHEnz磷酸乙酰-L-天冬氨酸OOCNCOOCCH2POOOOH嘧啶从头生物合成所必需前体嘧啶从头生物合成所必需前体与与L-L-天冬氨酸氨甲酰转移酶的天冬氨酸氨甲酰转移酶的结合强度比前二者高结合强度比前二者高10001000倍倍5、伪不可逆抑制剂糜蛋白酶H2NCHCCH2OHOOHSer多肽催化多肽酰胺键水解催化多肽酰胺键水解HO-

42、Ser-EnzNHR1OR2OO-Ser-EnzR1OH2NR2O+H2OHO-Ser-EnzOHR1O+5、伪不可逆抑制剂糜蛋白酶H2NCHCCH2OHOOHSer催化多肽酰胺键水解催化多肽酰胺键水解HO-Ser-EnzH2OHO-Ser-Enz +NOOOEtNOOOEtO-Ser-Enz_H+NHCO2EtOO-Ser-EnzNHCO2EtOOH共价加合物半衰期11h2-乙氧基-4H-3,1-苯并口恶嗪-4-酮使糜蛋白使糜蛋白酶失活酶失活第二节第二节 肽拟似物肽拟似物肽键的特点：氮原子上的孤对电子与羰基具有明显的共轭作用。肽键具有部分双键性质，因而不能自由旋转。组成肽键的原子处于同一平面

43、，存在顺反异构现象。肽键一般呈稳定的反式构型。肽单元：肽键与相邻两个碳原子所组成的基团肽单元：肽键与相邻两个碳原子所组成的基团（C CCOCONHNHC C）。这个单元是一个平面）。这个单元是一个平面结构，称为肽键平面。结构，称为肽键平面。肽键平面肽键平面肽键平面可以围绕肽键平面可以围绕C CC C 和和 N -CN -C单键旋转从而单键旋转从而产生肽链的不同构象。产生肽链的不同构象。生物活性肽（生物活性肽（bioactive peptidebioactive peptide）：是沟通细胞间）：是沟通细胞间与器官间信息的重要化学信使，通过内分泌、旁分与器官间信息的重要化学信使，通过内分泌、旁分

44、泌等多种方式行使其微妙的传讯功能，从而使机体泌等多种方式行使其微妙的传讯功能，从而使机体组合成一个高度协调和严密控制的复杂系统，调节组合成一个高度协调和严密控制的复杂系统，调节生长、发育、繁殖，代谢和行为等生命过程。由于生长、发育、繁殖，代谢和行为等生命过程。由于生物活性肽在体内含量极微，约为生物活性肽在体内含量极微，约为1010-9-91010-6-6 mol molL L1 1体液水平，有的肽半衰期短。体液水平，有的肽半衰期短。如谷胱甘肽、催产素、加压素与促黄体生成激素释如谷胱甘肽、催产素、加压素与促黄体生成激素释放激素等。放激素等。酰胺键拟似物酰胺键拟似物肽类分子的性质：肽类分子的性质：

45、易水解：口服吸收差、作用时间短易水解：口服吸收差、作用时间短柔性分子结构：选择性低，产生副反应柔性分子结构：选择性低，产生副反应肽类结构的修饰：生物活性肽的环化、限制性氨基肽类结构的修饰：生物活性肽的环化、限制性氨基酸的取代肽拟似物：生物活性肽经结构修饰获得的酸的取代肽拟似物：生物活性肽经结构修饰获得的化合物化合物一、设计原理与方法肽拟似物设计的策略：1、生物活性肽的环化构象限制限制单元：脱氨基半胱氨酸（Cys）衍生物引入生物活性肽中，限制构象，增加疏水性CH2COOHSHCOOHSHCH2COOHSHCH2COOHSHH2NCHCCH2OHOSHCys形成内酰胺形式、二硫桥键合形式形成内酰胺形式、二硫桥键合形式一、设计原理与方法肽拟似物设计的策略：1、生物活性肽的环化构象限制连接侧链功能团或肽端BocNNNNMeOOPOO-HHHHOOONa+2、限制性氨基酸的取代H2NCHCHOHOGly甘氨酸H2NC1H CR1OHNC2H CR2OHNC3HR3在活性肽序列中，引入限制性氨基酸H2NCHCCH3O