酶工程制药__培训课件.ppt

* * 修饰酶的抗原性与修饰剂有关： 目前，比较公认的是PFG和人血清白蛋白在消除酶的抗原性上效果比较明显； PVP修饰酶，在重复用于体内后，会诱导机体产生抗体而使酶失活； 糖类物质包括右旋糖苷亦不容易消除酶的抗原性，在体内仍可诱发过敏反应！ * * 一般在体内的半衰期得到有效延长。由于酶分子经修饰后，增强对热、蛋白酶、抑制剂等的稳定性，从而延长了在体内的半衰期。这对应用将十分有利！ * * 2、在实验中控制好温度、pH等实验条件，选择适当的修饰剂，这个问题可以得到解决。 3、不能用化学修饰的方法，对这样的氨基酸残基进行结构与功能的研究。 * 化学方法合成酶 ——技术难度大，成本高。 1894，米曲霉，Takamine（他卡淀粉酶，消化剂） 1917，枯草杆菌，淀粉酶（纺织退浆） World War II，抗生素工业迅速发展 1947，液体深层发酵，?-淀粉酶 * 1、酶基因的克隆和表达（利用基因工程菌生产药用酶）：当天然酶来源困难时，具有很大的优势；如尿激酶、凝乳酶。 2、酶基因的遗传修饰（突变酶）： 将酶基因中个别核苷酸加以修饰或更换，改变酶的结构、催化活力、专一性及稳定性。 自然遗传修饰：用化学诱变剂或物理诱变因素作用于活细胞，使其基因发生突变——具有随机性 选择性修饰：先了解酶的结构，再选定突变部位，进行定点突变。 3、酶的遗传设计（合成自然界中没有的酶） 是指人为设计具有优良性状的新的酶基因，其基础是掌握酶的空间结构、结构与功能的关系。 涉及分子生物学、物理学和计算机技术等多学科的交叉配合，工作难度很大。 * 分子印迹的优越性：MIP是高度交联的聚合物，具有相当好的化学稳定性、热稳定性和机械稳定性，这是生物识别系统无可比拟的；可以回收和长期重复使用。 抗体酶 例1：Landry等获得可催化可卡因降解的单克隆抗体，可用于戒毒，阻断可卡因上瘾 基因工程酶 核酶与脱氧核酶 抗体酶 有机相酶反应 人工模拟酶 抗体酶 例2：抗癌药物5FdU（5-氟脱氧尿嘧啶 ）不但抑制肿瘤细胞的DNA合成，也抑制正常细胞的DNA合成，毒性很大，然而5FdU的前体化合物却是无毒的。 当5FdU的前体化合物遇到识别肿瘤细胞的抗体酶，才会释放出有毒的5FdU，杀死该部位的肿瘤细胞。 基因工程酶 核酶与脱氧核酶 抗体酶 有机相酶反应 人工模拟酶 抗体酶 5FdU前体 5FdU 基因工程酶 核酶与脱氧核酶 抗体酶 有机相酶反应 人工模拟酶 有机相酶反应 基因工程酶 核酶与脱氧核酶 抗体酶 有机相酶反应 人工模拟酶 有机相酶反应 可以用来制备手性药物 手性化合物，光学活性化合物 ——具有旋光性质 生物体内的手性环境 氨基酸、蛋白质： L- 多糖、核酸中的糖类：D- 手性药物：进入人体后，药理和生理作用与体内靶分子之间的手性匹配和分子识别能力有关。 基因工程酶 核酶与脱氧核酶 抗体酶 有机相酶反应 人工模拟酶 有机相酶反应 60% 40% 10% 90% 基因工程酶 核酶与脱氧核酶 抗体酶 有机相酶反应 人工模拟酶 有机相酶反应 基因工程酶 核酶与脱氧核酶 抗体酶 有机相酶反应 人工模拟酶 有机相酶反应 许多手性药物的对映体具不同的药理作用 1992年，FDA明确提出对手性药物的要求 单一对映体手性药物研究 新药中单一对映体占绝大多数 II/III临床——80%为手性药物 基因工程酶 核酶与脱氧核酶 抗体酶 有机相酶反应 人工模拟酶 人工模拟酶 对热敏感、稳定性差和来源有限等缺点限制了酶的应用，1980S以来，研究和开发新催化剂——人工模拟酶 人工模拟酶（enzymes of artificial imitation），简称人工酶或模拟酶，就是根据酶的作用机理，用人工方法合成的具有催化活性（底物结合部位和催化中心）的非蛋白质结构的化合物。 基因工程酶 核酶与脱氧核酶 抗体酶 有机相酶反应 人工模拟酶 人工模拟酶 成功的例子： 丝氨酸蛋白水解酶已可以用小分子化合物来模拟； 在合成的聚乙烯亚胺上引入十二烷基和咪唑基，所形成的芳香硫酸酯酶比天然酶活力高100倍。 基因工程酶 核酶与脱氧核酶 抗体酶 有机相酶反应 人工模拟酶 人工模拟酶 环糊精（cyclodextrin，简称CD），它是由多个D-葡萄糖1，4-糖苷键结合而成的一类环状低聚糖，略呈锥形的圆筒，其伯羟基和仲羟基分别位于圆筒较小和较大开口端。 外侧亲水：羟基可与多种客体形成氢键 内侧疏水性：C3，C5上的氢原子和糖苷氧原子组成疏水性空腔，能包结多种客体分子，很类似酶对底物的识别。 基因工程酶 核酶与脱氧核酶 抗体酶 有机相酶反应 人工模拟酶 人工模拟酶 在CD的两面引入催化基团——人工模拟酶 基因工程酶 核酶与脱氧核酶 抗体酶 有机相酶反应 人工模