第七章酶抑制剂1教学讲义.ppt

单击此处编辑母版标题样式*1单击此处编辑母版副标题样式蛋白酪氨酸抑制剂 酶的基础知识 酶抑制剂 蛋白酪氨酸抑制剂 依马替尼 吉非替尼 第一节、酶的基础知识 酶的特性和分类 酶的结构和催化功能 酶的激动剂和抑制剂一、酶的特性和分类 酶： 凭借特殊的三维结构而担负着非常专一的生化催化作用的蛋白质 它是由活细胞产生的一类具有催化功能的生物分子，所以又称生物催化(BiologicalCatalyst） 酶促反应： 酶催化的生物化学反应条件温和、效率高 底物： 在酶的催化下发生化学反应的物质1、酶催化反应特点： 催化共性：用量少、效率高；改变反应速度，但不改变反应的平衡；形成过渡态，降低活化能，加速反应进行 特性： 1）、高效性：速度提高10610123）、条件温和一般pH=5-8，T:2040延胡索酸水合酶，最适pH=6.5-8.04）、酶活力可调节控制：抑制剂调节，共价修饰调节、反馈调节、酶原激活及激素控制2、酶的命名及分类习惯命名：催化底物，催化反应；国际命名：底物名称+构型类型+反应性质+酶习惯命名：谷丙转氨酶国际命名：L-谷氨酸-酮戊二酸氨基转移酶，反应：谷氨酸+丙酮酸-酮戊二酸+丙氨酸酶的分类：六类（国际标准）1、氧化还原酶:指催化底物进行氧化还原反应的酶。

底物电子转移：脱氢酶、氧化酶、过氧化物酶2、转移酶:指催化底物之间进行某些基团的转移或交换的酶官能团的转移：转氨酶，糖基转移酶3、水解酶:指催化底物发生水解反应的酶淀粉酶，蛋白酶，糖苷酶，核酸酶4、裂合酶: 催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应醛缩酶、水化酶及脱氨酶等底物移去一个官能团或原子形成双键：醛缩酶，水化酶，脱氨酶5、异构酶:指催化各种同分异构体之间相互转化的酶6-磷酸葡萄糖异构酶6、合成酶：连接酶，C-C,C-O,C-N,C-S的形成与ATP分解反应相互偶联二、酶的结构与催化功能 1、酶的活性中心 直接与底物结合并与酶催化直接有关的部分称为酶的活性中心 活性中心：某些氨基酸残基的侧链基团或其他的一些基团. 能够形成活性中心的基团： 含羟基丝氨酸； 含巯基半胱氨酸； 含咪唑基组氨酸； 含羧基谷氨酸，门冬氨酸； 含酚羟基酪氨酸 碱性：赖氨酸2、酶构象的变化 酶的催化功能取决与高级结构，结构变化，催化加强或减弱甚至完全消失 1）肽键断裂：断裂的部位及酶种类差别，活性变化不同牛胰岛核糖核酸酶含有124个氨基酸残基，活性位12位，119位组氨酸及41位的氨基酸，肽键断裂位置与活性有很大关系。

2）构象变化：增加或失活三、酶的激动剂与抑制剂 酶的激动剂：凡能够提高酶的活性，使酶的催化作用能够正常进行的物质 酶的抑制剂：减弱、抑制甚至破坏酶作用的物质，或使酶分子本身受到破坏，但不引起酶蛋白质变性的物质 酶的激动剂：无机离子或小分子：钠、钾、镁、钙等阳离子，氯、溴、碘、硫、硫酸根、磷酸根等阴离子；有机小分子：抗坏血酸、半胱氨酸等；蛋白质大分子等等 激活是相对的 酶的抑制剂：无机或有机作用机制是通过抑制剂与酶催化中心作用达到限制酶催化底物的能力，使底物浓度增加或代谢产物浓度降低第二节酶的抑制剂 一、抑制剂的作用机理 二、可逆的抑制剂 三、不可逆抑制剂一、抑制剂的作用机理 1、靶点的选择： 所有的酶都可以作为抑制的靶点, 但是，选择对于疾病具有明显抑制作用的酶，来设计抑制剂可以作为酶抑制剂的靶点酶的类别例证药物氧化还原酶HMG-CoA还原酶二氢叶酸还原酶落伐他汀甲氨蝶呤转移酶胸苷酸合成酶5-Fu，氟胞嘧啶水解酶乙酰胆碱酯酶毒扁豆碱裂合酶组氨酸脱缩酶曲脱喹啉异构酶DNA拓扑异构酶拓扑替康依托泊苷 酪氨酸蛋白激酶：催化靶蛋白上的特异的酪氨酸残基磷酸化，将三磷酸腺苷（ATP）上的磷酸基向许多重要蛋白质的酪氨酸残基上转移，并使酚羟基磷酸化的酶系。

2、抑制剂的作用机理： 底物累积，增加底物的生理效应底物一般是激动剂 目的：弥补底物的不足或缺失 例如：胆碱酯酶抑制剂溴新斯的明，提高乙酰胆碱的含量，治疗重症肌无力或青光眼 减少代谢产物的浓度，减轻或消除代谢产物引起的病理二氢叶酸还原酶3、抑制剂活性的表示方法 半数有效浓度IC50：底物和酶的浓度不变，改变抑制剂的浓度，使酶的活性降低50%的浓度4、抑制剂的设计 所设计的酶抑制剂应满足以下性质： 1、抑制剂对酶具有较强的亲和性和特异性 2、抑制剂和酶的活性中心以共价键或非共价键的形式形成较稳定的复合体 3、抑制剂必需到达作用部位，并要在靶酶附近维持一定的浓度5、抑制剂的类型 不可逆抑制剂：抑制乙酰胆碱酶的神经毒物 可逆抑制剂：竞争性、非竞争二、可逆抑制剂 竞争性、非竞争抑制剂 竞争性抑制剂：抑制剂和底物竞争性的和酶作用，作用位置一样 二氢叶酸合成酶抑制剂：磺胺类药物和底物对氨基苯甲酸竞争性的和二氢叶酸合成酶作用 非竞争抑制剂：抑制剂和底物不在酶的同一位上作用引起酶分子构象的变化，并导致酶活性下降具体例子: 1、血管紧张素受体抑制剂； 2、3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A（HMG-CoA）还原酶抑制剂三、不可逆抑制剂 不可逆抑制剂：是指能够与酶分子上的功能基（氨基酸残基）以共价键结合，使酶的结构和功能产生不可逆的永久性改变，导致酶分子产生时间依赖型失活的物质。

临床应用的某些不可逆抑制剂药物抑制的酶临床应用肼衍生物（异烟肼）单胺氧化酶抗抑郁药色拉肼多巴胺脱羧酶与多巴治帕金森（溴）新斯的明乙酰胆碱酯酶青光眼、肌无力棒酸-内酰胺酶辅助青霉素有机碘制剂丙酮酸脱氢酶抗原虫病环丝氨酸丙氨酸消旋酶抗生素不可逆抑制剂的特点 1、由于不可逆抑制剂阻止了酶的活性部位，或使酶的活性部位的催化基团失去活性而导致酶不能再与底物结合，这类抑制剂中必须含有或可产生至少一个具有烷基化或酰基化功能的活性功能基 例如：抑制剂含有黄酰氯（-SO2Cl）,酶上含有氨基、羟基 2、由于能够和酶形成稳定的共价键，因此不可逆抑制剂的作用时间相对较长 3、不可逆抑制剂多为化学活性抑制剂，除与靶酶作用外，也可与机体内其他活性成分作用，毒性相对较大 4、由于与机体的其他成分的反应将消耗抑制剂，导致到达作用靶点的抑制剂量减少，对于反应有影响不可逆抑制剂设计策略： 1、研究酶和底物的作用机制，找出活性部位与底物结合的基团的配置，可以将活性基团设计到抑制剂里，增加抑制剂与酶结合中心的反应潜力 2、提高结合特异性，抑制剂的结构与底物越类似，越利于提高分子识别和结合力，越利于提高酶的活性 3、改变和调整反应基团的反应性，避免过于活泼或过于迟钝而不利于选择性，反应基团要和结构的其他部位相匹配。

例如：阿司匹林 1971年揭示起作用机理：阿司匹林主要对环氧化酶中在正常组织中存在的COX-1中的Ser530和在炎症中组织中经诱导产生的COX-2的Ser516的残基发生乙酰化，在抗炎的同时，也抑制了胃肠道黏膜和肾脏等正常组织中的COX-1,从而产生副作用 研究特异性的抑制剂COX-2的抗炎药物很有必要根据COX-1和COX-2三维空间结构的差异，在阿司匹林的基础上，加大邻位基团的体积，提高了对COX-2的选择性结合和乙酰化能力，对COX-2的活性大为提高第三节蛋白酪氨酸激酶抑制剂蛋白酪氨酸激酶 蛋白酪氨酸激酶：催化靶蛋白上的特异的酪氨酸残基磷酸化，将三磷酸腺苷（ATP）上的磷酸基向许多重要蛋白质的酪氨酸残基上转移，并使酚羟基磷酸化的酶系 许多细胞内的生化过程都是蛋白激酶催化的磷酸酯化和蛋白磷酸酯酶催化的脱磷酸酯化相互影响的结果 蛋白酪氨酸激酶,是一个庞大的体系，报道的有58种，大多是生长因子的受体，包括EGFR,VEGFR,FGFR和PDGFR等，都具有酪氨酸激酶的活性与相应的配体结合后，受体之间形成同源或异源的二聚体，从而激活下游信号分子 酪氨酸激酶与肿瘤的活性密切相关，超过50%的原癌基因都具有蛋白酪氨酸激酶活性，他们的异常表达可直接导致肿瘤的发生。

依马替尼（Gleevec）依马替尼:格列卫，第一个蛋白激酶抑制剂是瑞士诺华研发的，1998年6月上市，2001年获美国FDA批准进入临床它是从传统的细胞毒药物到针对细胞内异常信号转导的药物，标志着新一代抗肿瘤药物的到来 2002年被FDA批准为骨白血病的一线治疗药以及胃肠道基质肿瘤的适应症药物 依马替尼是腺苷三磷酸酯酶的竞争性抑制剂，在腺苷三磷酸酯酶结合点发生结合，阻滞了腺苷三磷酸酯酶的结合，从而抑制了激酶的活性 选择性的Bcr-Ab1酪氨酸激酶抑制剂临床：甲磺酸伊马替尼是全球第一个获得批准的肿瘤发生相关信号传导抑制剂甲磷酸伊马替尼属酪氨酸激酶抑制剂，它能与BcrAb1酪氨酸激酶作用，进而抑制BcrAb1阳性细胞及费城染色体阳性慢性骨髓性白血病新白血病细胞的增殖并诱导这些细胞的程序性死亡依马替尼甲磺酸盐的合成：Step1.28 g (0.35 mol) of sodium are placed in 260 ml of toluene and at 100 made into a suspension using a vibromixer. After cooling to 0, 17 ml (0.42 mol) of methanol are added dropwise, with cooling, and the mixture is then stirred for 45 minutes at 75. At 25 and with ice-cooling, a solution of 38.5 ml (0.35 mol) of 3-acetylpyridine and 28 ml (0.35 mol) of ethyl formate in 300 ml of toluene are added dropwise in the course of 45 minutes. The yellow suspension is stirred for 16 hours at 25 and then 23.7 g (0.52 mol) of dimethylamine are added. After the addition of 100 ml of toluene, the mixture is stirred for 45 minutes at 25, and then at 0 a solution of 20 ml of acetic acid in 150 ml of toluene is added dropwise in the course of 30 minutes and the mixture is then boiled at reflux for 1 hour. After cooling to 25, the mixture is filtered and washed with 500 ml of toluene/hexane (1:1) and the filtrate is concentrated until crystallisation begins. Cooling to 0, filtration and drying at 80 under HV yield 3-dimethylamino-1-(3-pyridyl)-2-propen-1one; m.p. 81-82. 胍也可叫氨基甲脒或氨基脒,有些含胍基的化合物也可以脒命名 脒主要由腈与氨反应制得，可将腈溶于无水乙醇中通入氯化氢，然后与氨反应；也可在加压条件下直接由腈合成：一级胺和二级胺可代替氨用于上述反应，制得相应的取代脒。

脒可作为合成中间体用于含氮杂环化合物的合成许多脒化合物可作为药物使用低级的脒常有刺激性，脒的毒性一般大于胍和脲US5521184 Step1.1 42ml(0.6mol)ofnitricacid(65%)areaddeddropwisetoayellowsuspensionof82。