藥物設(shè)計學(xué)-酶抑制劑醫(yī)學(xué)

酶抑制劑酶的基礎(chǔ)七、蛋白酶抑制劑7TheinhibitorofenzymeThePrincipleofDrugDesign—第七章酶(Enzymes)的基礎(chǔ)知識定義憑借特殊的三維結(jié)構(gòu)而擔(dān)負(fù)著非常專一的生化催化作用的蛋白質(zhì)叫做酶酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有催化功能的生物分子，所以又稱為生物催化劑，Introduction0103022、酶的命名及分類(classification).一般用習(xí)慣命名:加上詞尾-ase習(xí)慣命名法:根據(jù)其催化底物來命名；根據(jù)所催化反應(yīng)的性質(zhì)來命名；結(jié)合上述兩個原則來命名，有時在這些命名基礎(chǔ)上加上酶的來源或其它特點。國際命名:2024/11/1401如習(xí)慣名稱:葡萄糖酸內(nèi)酯酶02系統(tǒng)名稱:D-葡萄糖糖酸-σ-內(nèi)酯水解酶;03又如習(xí)慣名稱:谷丙轉(zhuǎn)氨酶04系統(tǒng)名稱:丙氨酸：-酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶05酶催化的反應(yīng):06谷氨酸+丙酮酸-酮戊二酸+丙氨酸07系統(tǒng)名稱：08底物名稱、構(gòu)型、反應(yīng)性質(zhì)，最后加一個酶字⑵.國際分類編號(六類)2024/11/14氧化還原酶(包括氧化酶,脫氫酶)1Oxido-reductase催化氧化-還原反應(yīng)。主要包括脫氫酶(dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。轉(zhuǎn)移酶Transferase2催化基團轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個底物分子的基團或原子轉(zhuǎn)移到另一個底物的分子上。3例如，谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。水解酶Hydrolase4催化底物的加水分解反應(yīng)，淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶。5裂合酶催化從底物分子中移去一個基團或原子形成雙鍵的反應(yīng)及其逆反應(yīng)。主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等裂合酶Lyase催化各種同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化，即底物分子內(nèi)基團或原子的重排過程。例如，6-磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化的反應(yīng)。異構(gòu)酶Isomerase能夠催化C-C、C-O、C-N以及C-S鍵的形成反應(yīng)。這類反應(yīng)必須與ATP分解反應(yīng)相互偶聯(lián)。合成酶Ligase(synthetase)又稱為連接酶核酸酶（催化核酸）ribozyme核酸酶是唯一的非蛋白酶。它是一類特殊的RNA，能夠催化RNA分子中的磷酸酯鍵的水解及其逆反應(yīng)。二、、酶的結(jié)構(gòu)與催化功能2024/11/14在催化反應(yīng)過程中,直接參加與底物結(jié)合并起催化作用的不是整個酶分子,而只是分子中的一小部分。酶與底物作用時，先與底物生成一個中間產(chǎn)物,然后中間產(chǎn)物再轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物并析出酶來。酶分子中直接與底物結(jié)合并與酶催化直接有關(guān)的部分,由分子中某些氨基酸殘基的側(cè)鏈基團或其它一些基團所構(gòu)成的。酶的活性中心(activecenter，activesite)活性中心其它部位對于酶的催化功能的作用是維持空間構(gòu)型,保護酶的活性中心。結(jié)合部位：Bindingsite酶分子中直接與底物結(jié)合的部位或區(qū)域決定酶的專一性,結(jié)合部位和活性部位,酶的活性中心（或活性部位）分為兩部分:酶分子中直接參與催化作用，促使底物發(fā)生化學(xué)變化的部位稱為催化部位。決定催化反應(yīng)的性質(zhì)。結(jié)合部位決定酶的專一性，催化部位決定酶所催化反應(yīng)的性質(zhì)催化部位（活性部位）：catalyticsite酶分子中存在著一些可以與其他分子發(fā)生某種程度的結(jié)合的部位，從而引起酶分子空間構(gòu)象的變化，對酶起激活或抑制作用。調(diào)控部位Regulatorysite酶活性中心的必需基團01親核性基團：絲氨酸的羥基，半胱氨酸的巰基和組氨酸的咪唑基。02酸堿性基團：門冬氨酸和谷氨酸的羧基，賴氨酸的氨基，酪氨酸的酚羥基，組氨酸的咪唑基和半胱氨酸的巰基等。0301酶催化作用的本質(zhì)是酶的活性中心與底物分子通過短程非共價力(如氫鍵,離子鍵和疏水鍵等)的作用，形成E-S反應(yīng)中間物，02其結(jié)果使底物的價鍵狀態(tài)發(fā)生形變或極化，起到激活底物分子和降低過渡態(tài)活化能作用。、酶催化反應(yīng)機制酶催化反應(yīng)過程示意圖復(fù)合物ES的形成四、酶激活劑與抑制劑2024/11/14酶激動劑凡是能提高酶活力的物質(zhì)就叫酶的激活劑,激活劑主要是無機離子或小分子有機物。a.無機離子包括金屬離子,Na+、K+、Mg2+、Ca2+等陽離子。陰離子,如Cl-、Br-、I-、S2-、SO42-、PO43-等,b.小分子有機物,如抗壞血酸、半胱氨酸等。c.具有蛋白質(zhì)性質(zhì)的大分子物質(zhì)。這些激活劑實際上是一些對于本身無催化活性的酶原起激活作用的酶。注意：激活劑不是絕對的,一種激活劑對某種酶來說有激活作用,但對另一種酶而言則可能相反。同一種物質(zhì),低濃度時是某種酶的激活劑,而高濃度時則為該酶的抑制劑。2酶抑制劑（enzymeinhibitor)1定義：2可以減弱,抑制甚至破壞酶的作用的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。3抑制劑有多種多樣,包括無機和有機物。4作用基礎(chǔ)：5通過限制酶催化底物的反應(yīng)能力，使底物濃度增加或代謝物濃度降低，以達(dá)到癥狀的改善。6抑制劑的作用,主要靠直接作用于酶活性中心催化基團或結(jié)合基團來實現(xiàn)的,也可通過與酶的其它基團,輔酶或與激活劑的結(jié)合而實現(xiàn)。某些抑制劑對酶的作用2024/11/14抑制劑受影響基團酶例證重金屬離子-SH及各帶負(fù)電荷基團谷氨酸脫氫酶氰化物金屬卟啉、金屬離子細(xì)胞色素C氧化酶硫氰化物金屬酶的輔基碳酸酐酶對氯苯甲酸-SH基團脲酶碘乙酸-SH基團3-磷酸甘油醛脫氫酶有機砷化合物-SH基團及輔酶硫氰酸巰基丙酮酸氧化酶7-2酶抑制劑（Enzymeinhibitor)CBA抑制劑作用機理可逆性抑制劑不可逆抑制劑一、抑制劑作用機理2024/11/14㈠、作用靶點選擇所有的酶都可以被抑制劑作為作用靶點：酶的類別例證抑制劑藥物氧化還原酶oxidoreductaseHMG-CoA還原酶二氫葉酸還原酶洛伐他汀甲氨蝶呤轉(zhuǎn)移酶transferase胸苷酸合成酶5-Fu，氟胞嘧啶水解酶hydrolase乙酰膽堿酯酶毒扁豆堿裂解酶lyase組胺酸脫羧酶曲托喹啉異構(gòu)酶isomeraseDNA拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ拓?fù)涮婵?，安丫啶抑制酶活性的藥?024/11/14氯霉素肽基轉(zhuǎn)移酶利福平RNA聚合酶新斯的明乙酰膽堿酯酶阿司匹林前列腺素合成酶磺胺類葉酸合成酶哌嗪琥珀酸脫氫酶5-氟尿嘧啶胸苷酸合成酶對氨基水楊酸二氫葉酸還原酶㈡抑制劑的作用機制2024/11/14雖然對于不同的酶，抑制劑的作用特點不同，但阻止酶的催化反應(yīng)，使底物積聚濃度提高或使產(chǎn)物濃度降低是其共同點。1、酶活性受到抑制后，底物A在體內(nèi)累積，從而增加底物的生理效應(yīng)。這種情況下底物一般是激動劑。抑制劑的作用在于彌補底物的缺乏或不足。※如膽堿酯酶抑制劑溴吡斯的明可使乙酰膽堿水平提高，用于治療重癥肌無力或青光眼。如果代謝物B可引起不良后果時，使用抑制也可達(dá)到此目的，以減輕或消除病理狀態(tài)如果代謝產(chǎn)物是病原體生長所必需的物質(zhì)或可引起機體不希望的效應(yīng)時，應(yīng)將其降低到最低濃度，代謝產(chǎn)物可能由一系列生物化學(xué)過程產(chǎn)生，抑制作用應(yīng)選擇在適當(dāng)?shù)沫h(huán)節(jié)即選擇在級聯(lián)反應(yīng)的速率決定步驟。如抗動脈硬化藥選擇在抑制膽固醇合成的速率決定步驟HMG-CoA還原酶。有時在中間物生成時，需要輔因子X參加，X轉(zhuǎn)變?yōu)閅，Y在酶的作用下再轉(zhuǎn)變?yōu)閅1，抑制此酶使X不能再生，可阻斷代謝物M生成。5-Fu抑制胸腺苷酸合成酶可通過與酶、輔酶四氫葉酸形成穩(wěn)定復(fù)合物而起作用的。為了更好的抑制代謝物的生成，可采用兩種或兩種以上的抑制劑抑制級聯(lián)反應(yīng)的兩種或兩種以上的酶系，協(xié)同作用比單獨使用一種酶系效果要好得多?？垢腥舅幬镉玫岷铣擅敢种苿┗前芳谆悙哼蚝投淙~酸還原酶抑制劑甲氧芐氨嘧啶。抑制藥物代謝酶可作為輔助藥物，防止藥物被代謝維持原藥在血漿中的濃度如β-內(nèi)酰胺酶抑制劑克拉維酸與青霉素藥物的聯(lián)合使用。㈢抑制劑活性的表示方法2024/11/14評價化合物的抑制活性，常用半數(shù)有效濃度IC50表示。IC50測定的方法是將底物與酶的濃度保持恒定，改變抑制劑濃度，求出使酶活性降低50%所需的抑制劑的濃度競爭性抑制劑的IC50，取決于底物的濃度01底物濃度大于km時，IC50大于Ki，底物濃度偏高，Ki偏低更為嚴(yán)重02非競爭性抑制劑的IC502024/11/14底物濃度高時，IC50接近于Ki，底物濃度較低時，IC50明顯低于Ki不知抑制劑作用類型時，測定用的底物濃度以接近Km為宜?；旌闲鸵种苿┖筒豢赡嬉种苿┑姆磻?yīng)速率與抑制劑濃度呈非線性關(guān)系，IC50明顯低于Ki㈣酶抑制劑的特征2024/11/14結(jié)構(gòu)與底物（或中間物、產(chǎn)物）相似。這種相似性不僅反應(yīng)在分子大小上,而且在電子分布上也應(yīng)相似.01抑制劑必須到達(dá)作用部位（靶酶），并需要維持一定的濃度。排泄、代謝速率、油水分配系數(shù)均對其有影響02抑制劑能夠與酶的活性中心以非共價或共價的方式形成比較穩(wěn)定的復(fù)合體或結(jié)合物03酶的抑制劑應(yīng)有特異性,其作用僅限于靶酶.04㈤、抑制劑的類型2024/11/14按抑制作用不同將抑制劑分為可逆抑制劑和不可逆抑制劑兩種?？赡嬉种苿╮eversibleinhibitors),抑制劑與酶分子之間同過非共價鍵或弱的鍵合作用而可逆性結(jié)合，這種結(jié)合可通過稀釋、透析法或凝膠過濾方法將抑制劑除去，解除對酶的抑制,恢復(fù)酶活力。抑制作用的強弱取決于抑制劑的濃度。不可逆抑制劑抑制劑通過共價鍵和酶的活性中心結(jié)合，結(jié)合比較穩(wěn)定難以通過稀釋、透析法或凝膠過濾方法將抑制劑除去，不可逆抑制劑的作用強度與時間相關(guān)二者之間沒有明顯的界限123二、可逆抑制劑2024/11/14可逆抑制劑（reversibleinhibitors)抑制劑與酶分子之間同過非共價鍵或弱的鍵合作用而可逆性結(jié)合，這種結(jié)合可通過稀釋、透析法或凝膠過濾方法將抑制劑除去，解除對酶的抑制,恢復(fù)酶活力。抑制作用的強弱取決于抑制劑的濃度。㈠、可逆抑制劑的類型2024/11/14根據(jù)抑制劑與酶、底物的相互關(guān)系不同,又把可逆抑制劑分為兩類01競爭性抑制劑(competitiveinhibitors)抑制劑與底物競爭性的結(jié)合酶的結(jié)合部位，抑制劑和底物在酶的同一位置結(jié)合。02非競爭性抑制劑(noncompetitiveinhibitors)抑制劑不與底物競爭酶的同一結(jié)合部位，它們分別結(jié)合酶的不同位點，但是抑制劑結(jié)合后影響底物的結(jié)合或使不能進一步的生成產(chǎn)物03㈡、競爭性抑制劑,2024/11/14酶抑制劑和底物對酶分子的活性中心競相結(jié)合而引起的抑制作用或抑制劑與酶活性中心以外的部位結(jié)合后,引起酶構(gòu)象的改變,使底物不能再結(jié)合到酶的活性中心上而引起的抑制作用,在競爭性抑制中,存在下述平衡:01E＋S――→ES＝＝E＋P02└─→EI03I04競爭性抑制劑的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與底物（或中間物、產(chǎn)物）具有相似性，這種相似性不僅反映在分子大小上，而且在電荷分布上也相似。并且二者的相似程度越大，抑制劑的活性越強。競爭性抑制劑的作用通常可以通過增大底物濃度，即提高底物的競爭能力來消除，增加底物濃度可以減輕或解除競爭性抑制劑所產(chǎn)生的作用。1、競爭性抑制劑的特點2、競爭性抑制劑的作用機制2024/11/14某些抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與底物相似，因而能與底物競爭與酶活性中心結(jié)合。當(dāng)抑制劑與活性中心結(jié)合后，底物被排斥在反應(yīng)中心之外，其結(jié)果是酶促反應(yīng)被抑制了。競爭性抑制通?？梢酝ㄟ^增大底物濃度，即提高底物的競爭能力來消除。竟?fàn)幮砸种芔PA核酶的底物及其競爭性抑制劑竟?fàn)幮砸种埔种苿┑挠退峙湎禂?shù)不合適，不能穿過細(xì)胞膜達(dá)到靶酶抑制劑達(dá)到靶酶起效較短，很快達(dá)平衡，不足以引起藥理作用靶酶在代謝途徑中催化過程不處于速率決定步驟，不能發(fā)揮最大效率，對代謝過程影響不大竟?fàn)幮砸种仆ǔ？梢酝ㄟ^增大底物濃度，即提高底物的競爭能力來消除競爭性抑制劑可能在體外有效而在體內(nèi)無效的原因㈢、非競爭性抑制劑2024/11/14酶可同時與底物及抑制劑結(jié)合，引起酶分子構(gòu)象變化，并導(dǎo)至酶活性下降。由于這類物質(zhì)并不是與底物競爭與活性中心的結(jié)合，所以稱為非競爭性抑制劑。如某些金屬離子（Cu2+、Ag+、Hg2+）以及EDTA等，通常能與酶分子的調(diào)控部位中的-SH基團作用，改變酶的空間構(gòu)象，引起非競爭性抑制。UncompetitiveInhibition在非競爭性抑制中,抑制劑雖與酶結(jié)合,但其所結(jié)合的部位,不是酶與底物結(jié)合的部位,其平衡如下:抑制劑與酶結(jié)合后還可與底物作用,同時酶與底物的作用后,也可與抑制劑結(jié)合為IES,但是IE是無催化活性的復(fù)合物,IES也不能直接分解產(chǎn)物。非競爭性抑制作用的抑制劑與底物對酶活性中心無競爭作用,不能用增加底物濃度的方法消除它對酶促反應(yīng)的影響。通過改變酶的構(gòu)象而進行的非競爭性抑制作用非竟?fàn)幮砸种?024/11/14㈣、具體實例二氫葉酸合成酶抑制劑是經(jīng)典的競爭性抑制劑，磺胺類抗菌藥的電性和分子中原子間距類似于底物對氨基苯甲酸，與二氫葉酸競爭性結(jié)合，其強的結(jié)合作用阻止了葉酸的合成，切斷細(xì)菌生化代謝正常途徑，抑制細(xì)菌的生長繁殖⑴二氫葉酸合成酶抑制劑（dihydrofolatesynthetaseinhibitor)A

與底物的反應(yīng)B

抑制劑的反應(yīng)艾滋病增值過程中，異轉(zhuǎn)錄過程是關(guān)鍵，異轉(zhuǎn)錄酶是抗艾滋病的最佳靶點之一。齊多夫定(Zidovudine，AZT)是第一個用于臨床的藥物，后來扎西他賓、去羥肌苷、司他夫定、拉米夫定依次上市。它們都是非競爭性抑制劑，具有共同的特征，非底物性類似物抑制劑，不需經(jīng)過磷酸化，專屬性強。1異轉(zhuǎn)錄酶抑制劑（reversetranscriptaseinhibitors)2異轉(zhuǎn)錄酶抑制劑2024/11/14核苷類齊多夫定（Zidovudine)是第一個上市的治療艾滋病的藥物（疊氮胸苷AZT）化學(xué)名：3`-疊氮基-2`,3`-雙脫氧胸腺嘧啶核苷3`-Azido-2`,3`-deoxythymidine作用機理：AZT摻入DNA后，阻止3`,5`-雙磷酸酯鍵的形成，使DNA間斷裂。真正有活性的是5`-三磷酸化AZT(AZTTP)，后者競爭性的抑制病毒異轉(zhuǎn)錄酶對TTP的利用。阻礙病毒的繁殖。應(yīng)用：對艾滋病病毒、T細(xì)胞型病毒有效，用于艾滋病的治療副作用：骨髓抑制、貧血等幾種新的核苷類衍生物2024/11/14核苷類HIV-1異轉(zhuǎn)錄酶抑制劑常產(chǎn)生嚴(yán)重的毒副作用和出現(xiàn)耐藥性,影響療效,后來發(fā)現(xiàn)一些專一性的HIV-1異轉(zhuǎn)錄酶抑制劑，不需要磷酸化來激活,相對于HIV2和其它異轉(zhuǎn)錄病毒更具有專屬性。01通過與異轉(zhuǎn)錄酶的非底物結(jié)合部位結(jié)合來抑制其活性,結(jié)合在RT分子的同一區(qū)域02與核苷類抑制劑合用有協(xié)同作用，其中奈韋拉平(Nevirapine)是其代表03⑶血管緊張素受體抑制劑2024/11/14ACE中含有Zn2+，作為蛋白水解酶，可將底物肽自羧基端一次切掉兩個氨基酸。與羧肽酶A類似，ACE結(jié)構(gòu)未知，羧肽酶A結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定，利用羧肽酶A作為膜板設(shè)計ACE抑制劑，但二者有差別，羧肽酶A是C端肽鏈端解酶(exopeptidase)，ACE是C段肽鏈內(nèi)切酶（endopeptidase）或稱二肽酶，所以與羧肽酶A相比，ACE應(yīng)有兩個結(jié)合位點：卡托普利與ACE結(jié)合模型圖2024/11/14伊娜普利與ACE結(jié)合模型圖引起冠心病和動脈粥樣硬化，導(dǎo)致死亡和心血管功能障礙的主要原因是人體血液中低密度脂蛋白膽固醇水平增高。而人體的膽固醇有2/3是人體內(nèi)部合成的，在26步的生物合成反應(yīng)中，控速步驟是由3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶控制的。⑷HMG-CoA輔酶A還原酶抑制劑美伐他汀（Mevastatin)、洛伐他汀(Lovastatin)和西伐他汀(Simvastatin)等都是HMG-CoA還原酶的可逆競爭性抑制劑⑸血管肽酶抑制劑2024/11/14Omapatrilat是一種新的心血管藥，屬血管肽酶抑制劑（VPIS）。它可同時抑制中樞內(nèi)肽酶及血管緊張素轉(zhuǎn)化酶。升高內(nèi)源性擴血管肽類如心房利尿鈉肽、腦利尿鈉肽、腎上腺髓質(zhì)素和緩激肽，并抑制縮血管物質(zhì)如血管緊張素Ⅱ的產(chǎn)生。活性肽類物質(zhì)的增加可所張血管、增加鈉排出量和抗心肌肥厚；血管緊張素Ⅱ的產(chǎn)生減少可抑制血管收縮、鈉潴留及致心肌肥厚作用。其綜合效應(yīng)是降壓、改善心功能和保護靶器官。㈤過渡態(tài)類似物抑制劑2024/11/14酶提高反應(yīng)速率，在于其穩(wěn)定過渡態(tài)，降低反應(yīng)活化能，這時酶的活性部位構(gòu)象發(fā)生了變化，以利于與底物更好的作用，有時底物也會發(fā)生構(gòu)象變化。以利于過渡態(tài)的形成（誘導(dǎo)契合學(xué)說）。01催化變形學(xué)說認(rèn)為與過渡態(tài)結(jié)構(gòu)類似的抑制劑同酶的結(jié)合作用比底物更強。就是說酶的強效抑制劑應(yīng)是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的，并類似于過渡態(tài)結(jié)構(gòu)而不是類似于底物結(jié)構(gòu)的化合物。02過渡態(tài)類似物是一類特異性競爭性抑制劑，結(jié)構(gòu)類似與酶反應(yīng)中不穩(wěn)定的過渡態(tài)的底物部分。在酶反應(yīng)或非酶反應(yīng)中，鍵的形成和斷裂機理是類似的。過渡態(tài)類似物具有底物過渡態(tài)的立體形式和電性特征。過渡態(tài)類似物能量高，對酶的親和力大。1過渡態(tài)類似物是穩(wěn)定的化合物，它模擬酶反應(yīng)過渡態(tài)的活化復(fù)合物的結(jié)構(gòu)。2過渡態(tài)的穩(wěn)定化是通過降低非極性活化部位的電荷分散程度，或增加額外氫鍵的形成，或具有更多的疏水作用等達(dá)到的。3設(shè)計過渡態(tài)類似物，需要了解酶反應(yīng)的分子機理。根據(jù)復(fù)合物的能量狀態(tài)，從理論上提出過渡態(tài)下底物的結(jié)構(gòu)。設(shè)計：選擇合適的酶作靶酶確定靶酶的反應(yīng)機理和可能的過渡態(tài)結(jié)構(gòu)測試過渡態(tài)類似物的化學(xué)穩(wěn)定性類型負(fù)碳離子過渡態(tài)類似物正碳離子過渡態(tài)類似物磷?；D(zhuǎn)移過渡態(tài)類似物四面體過渡態(tài)類似物負(fù)碳離子過渡態(tài)類似物2024/11/142、正碳離子過渡態(tài)類似物2024/11/143、磷?；D(zhuǎn)移過渡態(tài)類似物2024/11/14抗生素烯胺酶素（norjirimycin)屬正碳離子過渡態(tài)類似物，是糖苷轉(zhuǎn)移酶抑制劑核糖核酸酶將鳥苷經(jīng)過渡態(tài)轉(zhuǎn)化為鳥苷3-磷酸，而氧化釩-鳥苷復(fù)合物[2]是磷?；D(zhuǎn)移過渡態(tài)類似物，可作為核糖核酸酶抑制劑烯胺酶素⑴ACE抑制劑EnalaprilatEnalaprilat是ACE的強效可逆抑制劑，其有效性在于它滿足了與ACE的多位點結(jié)合，并且模擬了ACE與底物/產(chǎn)物相互作用的結(jié)構(gòu)模式，其結(jié)構(gòu)與ACE將血管緊張素I水解為Ⅱ過程中的兩個過渡態(tài)具有相似性。水解時，酶的親核性基團最用雨水分子的質(zhì)子，增強了水的親核性。并對肽鍵的羰基進攻，有利于羰基氧與鋅離子的靜電結(jié)合（過渡態(tài)1）。1Enalaprilat分子中的基團配置和電荷分布與過渡態(tài)1相似2被進攻的羰基碳呈四面體結(jié)構(gòu)，碳-氮鍵斷裂時的過渡態(tài)2的電荷分布也與Enalaprilat有相似性。該抑制劑模擬了酶-底物和酶-產(chǎn)物的過渡狀態(tài)結(jié)構(gòu)，是ACE的過渡狀態(tài)類似物12法尼基蛋白轉(zhuǎn)移酶抑制劑2024/11/14大約30%的人類腫瘤，與Ras基因的突變有關(guān)，癌基因產(chǎn)物Ras蛋白只有在法尼基轉(zhuǎn)移酶（Farnesyltransferase，F(xiàn)Tase）的催化下經(jīng)過法尼基化修飾后增加脂溶性，結(jié)合到細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)后Ras蛋白才能發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。FTase是催化此反應(yīng)的關(guān)鍵酶，抑制其活性，阻斷Ras蛋白的法尼基化修飾，可以有效地抑制Ras基因激活起主導(dǎo)作用的腫瘤的生長，法尼基轉(zhuǎn)移酶抑制劑已成為抗腫瘤藥物研究的重要靶點之一。12Ras蛋白C端的柔性四肽CA1A2X（C為半胱氨酸，A為脂肪族氨基酸，X為絲氨酸或蛋氨酸等）中的Cys殘基是RAS法尼基化的位點。其抑制劑具有CA1A2X類似結(jié)構(gòu)。01分子模擬和計算化學(xué)表明，抑制劑中應(yīng)有疏水性骨架，并應(yīng)該限制其構(gòu)象的柔性。由此設(shè)計出系列強效的法尼基蛋白轉(zhuǎn)移酶抑制劑。02三、不可逆抑制劑2024/11/14不可逆抑制劑與酶上的功能基以共價鍵結(jié)合，使酶的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生不可移轉(zhuǎn)的變化而失活，即使加入大量的底物也不能解除這種失活狀態(tài)。㈠不可逆抑制劑的類型和特點：2024/11/14分類定向活性部位抑制劑（Active-site-directedinhibitor）分子中已具有活性基,又叫親和標(biāo)記抑制劑，affinnitylabllinginhibitor根據(jù)作用機理不同，將其分為三類：基于機理的抑制劑（Mechanism-based-inhibitor)與酶作用后產(chǎn)生活性基,又叫催化常數(shù)抑制劑KcatInhibitor偽不可逆抑制劑（Pseudo-irreversibleinhibitor）2、特點：2024/11/14不可逆抑制劑使酶對底物失去活性,是由于阻止了酶的活性部位,或使酶的活性部位的催化基團失去活性,這類抑制劑含有或可產(chǎn)生一個活性功能基,具有烷基化或酰化(磷酰化)功能.不可逆抑制劑與酶形成穩(wěn)定的共價鍵，作用時間長。多為活性試劑，除與靶酶作用外，也可與機體細(xì)胞中其它成分作用，毒性較大抑制劑與機體的其他成分的反應(yīng)將消耗抑制劑，對于反應(yīng)有影響臨床應(yīng)用的某些不可逆抑制劑2024/11/14藥物抑制的酶臨床應(yīng)用肼衍生物單胺氧化酶抗抑郁劑色拉肼多巴胺脫羧酶與多巴結(jié)合治療帕金森病新斯的明乙酰膽堿酯酶青光眼、肌無力棒酸Β-內(nèi)酰胺酶輔助青霉素有機碘制劑丙酮酸脫氫酶抗原蟲病環(huán)絲氨酸丙氨酸消旋酶抗生素㈡、定向活性部位不可逆抑制劑2024/11/14特征：基本結(jié)構(gòu)定向活性部位抑制劑是有反應(yīng)活性的化合物，其結(jié)構(gòu)類似于酶的底物，可被酶的活性部位所識別，當(dāng)抑制劑與酶結(jié)合形成復(fù)合物時，抑制劑固有的親電中心與酶活性部位的親核中心反應(yīng)，主要是SN2烷化或?；磻?yīng)生成穩(wěn)定的共價鍵。定向活性部位抑制劑分子中含有識別基團和反應(yīng)基團識別基團：具有與酶可逆結(jié)合的部位，作用是將抑制劑引入到酶的活性部位，起到受體識別作用又叫識別基團。識別基團的結(jié)構(gòu)可能類似于底物、輔酶等反應(yīng)基團：識別基團上連接或修飾有反應(yīng)活性的化學(xué)基團或原子，當(dāng)抑制劑與酶形成可逆復(fù)合物時，接近酶的活性部位的活性基團的反應(yīng)點在復(fù)合物內(nèi)反應(yīng)，使酶和抑制劑共價結(jié)合，改變了酶的構(gòu)象并使其失活定向活性部位抑制劑與酶的反應(yīng)示意圖2024/11/14反應(yīng)活性基團的類型鹵代?；?、鹵代酮、偶氮甲基酮、環(huán)氧基、亞磺酰氟、不飽和鍵、二硫鍵和光敏基團等。抑制劑的反應(yīng)基團多為親電試劑，酶活性部位的集團多為親核基團，經(jīng)酰化、磷酸化、及烷基化作用共價結(jié)合，生成穩(wěn)定產(chǎn)物。親電中心一般是加上一個質(zhì)子后，再與酶的親核基團反應(yīng)，所以酶的適當(dāng)部位應(yīng)有酸性基團，在體內(nèi)以負(fù)離子形式存在，有助于提高抑制劑的親電性，更有利于進攻酶的親核基團。3214定向活性部位不可逆抑制劑的反應(yīng)類型酶的親核基抑制劑的親電基產(chǎn)物例證氨基E-NH2酸酐（RCOOOCR）酰胺（RCONH-E）亞氨酸脂脒E-NHC（R）NH異硫脲胍酮、亞胺亞胺芳基亞磺酰氯芳基亞磺酰胺異氰酸酯脲環(huán)氧化物氨基醇羥基氨甲酸酯氨甲酸酯鹵代磷酸酯磷酸酯酶的親核基抑制劑的親電基產(chǎn)物例證羧基碳二亞胺-胺酰胺環(huán)氧化物羥基酯α重氮酰胺酰胺酯α鹵代乙酸鹽半酯咪唑α鹵代酮烷基咪唑焦碳酸酯N-咪唑甲酸酯巰基環(huán)氧化物羥基硫醚順丁烯二酸亞胺硫醚基酰亞胺2設(shè)計策略2024/11/14反應(yīng)基團活性較強不僅與靶酶的活性部位反應(yīng)，同時也與其它酶或蛋白的親合基團作用而產(chǎn)生毒性，雖然結(jié)合基團可以起到選擇性作用用，但選擇性較差。許多抗腫瘤藥物屬于此類。抑制劑首先與酶形成復(fù)合物，然后抑制劑中固有的親電中心再與酶的活性部位的親核中心反應(yīng)成鍵。設(shè)計策略2024/11/14030201提高結(jié)合特異性，降低ki，有利于提高選擇性。抑制劑的結(jié)構(gòu)與底物越類似，越有利于提高分子識別和結(jié)合能力改變和調(diào)整反應(yīng)基團的反應(yīng)性能，避免過于活潑或過于遲鈍而不利于選擇性，反應(yīng)基團要和結(jié)構(gòu)的其它部分相匹配。研究酶和底物的作用機制，找出活性部位與底物結(jié)合的親核基團配置，可將活性基團連接于底物分子上，增加抑制劑與酶結(jié)合中心的反應(yīng)潛力。3、例證2024/11/14定向活性部位抑制劑可以在細(xì)分為置換型和?；蛢煞N。置換反應(yīng)型定向活性部位抑制劑與組成酶的氨基酸側(cè)鏈發(fā)生取代反應(yīng)，抑制劑分子中的親電活性基團為-CH2CH2X，-NHCOCH2X或-CH2COCH2X，X為溴、氯或氯甲基。⑴、置換型2024/11/141對甲苯磺?；?L-苯丙氨酰-氯代甲基酮2TPCK3α-糜蛋白酶抑制劑4--第一個根據(jù)定向活性部位不可逆抑制劑原理設(shè)計Α-糜蛋白酶的活性部位及與藥物的結(jié)合情況催化部位抑制作用機理②、偶氮甲酮類烷化劑2024/11/14偶氮絲氨酸、6-偶氮-5-氧代-L-正亮氨酸結(jié)構(gòu)類似于谷氨酰胺，可抑制酰胺轉(zhuǎn)氨酶并使其失活，阻斷谷氨酰胺基轉(zhuǎn)化為谷氨酸。與此偶聯(lián)的反應(yīng)是將氨基轉(zhuǎn)移到甲酰甘氨酰胺核苷酸分子上生成甲酰甘氨酸脒核苷酸，抑制嘌呤的生物合成偶氮絲氨酸6-偶氮-5-氧代-L-正亮氨酸⑵、?；?024/11/14阿司匹林主要對環(huán)氧化酶（cyclooxygenase,cox）中在正常組織中存在的cox-1中的ser530和在炎癥組織中經(jīng)誘導(dǎo)產(chǎn)生的cox-2的ser516的殘基發(fā)生乙酰化，在抗炎的同時，也抑制了胃腸道粘膜和腎臟等正常組織中的cox-1，從而產(chǎn)生副作用。研究特異性的抑制cox-2的抗炎藥物很有必要。根據(jù)cox-1和cox-2的3D結(jié)構(gòu)差異，在阿司匹林的基礎(chǔ)上，加大鄰位基團的體積，提高了對cox-2的選擇性結(jié)合和乙?；饔媚芰Γ瑢ox-2的活性大為提高㈢.基于機理的不可逆抑制劑2024/11/14這類分子中沒有明顯的親電中心，它所顯示的作用是在酶的催化過程中實現(xiàn)的。01以潛伏化的形式存在，對靶酶具有特異性，一般在轉(zhuǎn)運過程中不與生物分子作用，到達(dá)靶部位后被酶催化活化，產(chǎn)生親電活性基，后者馬上與酶活性部位上親核功能團反應(yīng)形成共價鍵，導(dǎo)致不可逆抑制作用。01抑制性質(zhì)與反應(yīng)的酶有關(guān)，因此又稱其為酶的自殺性底物（suicidesubstrate)或催化常數(shù)抑制劑011、基于機理的不可逆抑制劑的特點2024/11/1401040203同正常底物的化學(xué)結(jié)構(gòu)類似（包括電性和立體兩方面），易被酶所識別，并形成復(fù)合物通常具有低反應(yīng)性能的潛在基團和結(jié)構(gòu)片斷，在酶催化階段經(jīng)酶誘導(dǎo)激活，轉(zhuǎn)化為高活性的基團或中間體。與酶活性部位發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成共價鍵，使酶不可逆失活。只對靶酶反應(yīng)，具有高度專一性，毒性較低。酶的自殺性底物特異性是基于它與正常底物結(jié)構(gòu)的相似性，這是酶與該抑制劑結(jié)合生成復(fù)合物并經(jīng)催化反應(yīng)暴露出活性基團的前提。暴露的活性基多數(shù)為親電基團，與酶分子的親核基團發(fā)生Michael加成反應(yīng)活化前活化后基團活化前活化后基團乙炔基鹵素等離去基團環(huán)丙基Β-內(nèi)酰胺類丙二烯共軛雙烯、環(huán)氧乙烷環(huán)丙烷酮、環(huán)丙基亞胺乙?；虚g體氰基正碳離子前體醌類烯酮亞胺正碳離子亞胺基醌、醌的亞甲基衍生物酶的自殺性底物的功能基分類⑵類別2024/11/14AEDBC含氰基的自殺性底物含烯基的自殺性底物其它含鹵素等離去基團的自殺性底物含炔基的自殺性底物單胺氧化酶（MAO)與許多疾病有關(guān)，某些MAO含有黃素，催化脂肪胺脫氨轉(zhuǎn)化為醛，從而使體內(nèi)生物胺的水平得以