基于酶促反应原理的药物设计课件.ppt

第五章 基于核酸代谢原理的药物设计 以核酸为靶点的药物设计分类 基于核酸代谢机理的药物设计 基于核酸序列结构的药物设计 基于DNA双链结构的药物设计 基于RNA三维结构的药物设计 第一节 核酸的生物合成 一、嘌呤核苷酸的合成 从头合成途径：肝 补救合成途径：脑、脊髓 从头合成中嘌呤骨架各原子的来源 α-D-5-磷酸-核糖-1-焦磷酸（PRPP)的生物合成及其氨基化 次黄嘌呤核苷酸（IMP)的从头合成 从IMP转化成AMP（腺嘌呤核苷酸）和GMP（鸟嘌呤核苷酸）的生物合成途径 嘌呤核苷酸的反馈调控 IMP、AMP、GMP调控磷酸核糖焦磷酸激酶 嘌呤核苷酸的反馈调控 过量AMP抑制腺苷酸琥珀酸合成酶的活性， 过量GMP抑制次黄嘌呤脱氢酶的活性 GTP和ATP的交叉调控 嘌呤核苷酸的补救合成途径 二、嘧啶核苷酸的合成 从头合成中嘧啶骨架各原子的来源 嘧啶核苷酸的从头合成 嘧啶核苷酸的补救合成 药物设计学(Drug Design) 第四章 基于酶促反应原理的药物设计 酶的定义 酶 是由活体细胞分泌，对其特异底物具有高效催化作用的蛋白质。 酶抑制剂 通过选择性抑制一个酶或一组酶的活性，减少酶催化反应产物的浓度，或增加底物的浓度，可达到干扰或阻断特定代谢途径的目的。 酶促反应动力学特征 底物浓度对反应速度的影响 米氏方程： 1）在底物浓度很低的条件下v与[S]呈线性关系； 2）当底物浓度接近饱和时， v与[S]无关并且趋于最大反应速度。 底物浓度对酶促反应速度的影响 酶促反应动力学特征 形成酶-抑制剂复合物的作用力 底物或抑制剂与靶酶的亲和力是各种作用力的综合结果（静电作用、氢键、范德华力、疏水作用等） 抑制常数Ki = [E] [I] / [E.I] Ki值越小，抑制作用越强 酶的激活与抑制 酶的激活作用 酶原的激活 即酶原向酶的转化过程，是酶的活性中心形成或暴露的过程。 酶的变构激活 其它物质对酶引起的变构效应，使酶对底物的亲和力增加，从而加快反应速度，则为变构激活效应。 酶的共价修饰激活 与某种化学基团发生可逆的共价修饰（如磷酸化和脱磷酸化），从而改变酶的活性，这一过程称为酶的共价修饰或化学修饰。 可逆性抑制剂类型 快速可逆抑制剂 竞争性抑制剂：多与酶的底物结构相似，可与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶与底物的结合。 非竞争性抑制剂：可与酶活性中心以外的必需基团结合，不影响酶与底物的结合，但酶-底物-抑制剂复合物不能进一步释放出底物。 反竞争性抑制剂：仅与酶-底物复合物结合，减少从复合物转化为产物的量。 酶抑制剂的分类 控制感染性疾病的酶抑制剂类药物 β-内酰胺酶抑制剂、粘肽转肽酶抑制剂、DNA聚合酶抑制剂等 抗肿瘤的酶抑制剂类药物：抗增殖药 调节代谢类疾病的酶抑制剂类药物 酶抑制剂的设计原理 合理酶抑制剂设计：将有关靶酶催化机理和结构的相关知识用于指导药物的设计与发现 酶抑制剂的特点：对靶酶抑制活性高；特异性高；对拟干扰或阻断代谢途径的选择性；良好的药代动力学性质。 根据酶抑制剂与靶酶活性位点的作用力，分为： 1）非共价结合的酶抑制剂 2）共价结合的酶抑制剂 基于非共价结合的酶抑制剂的合理设计 基态类似物抑制剂 多底物类似物抑制剂 过渡态类似物抑制剂 基态类似物抑制剂 酶催化反应的基态由底物和产物组成，基态类似物模拟底物或产物的化学结构，包括底物类似物和产物类似物。 多底物类似物抑制剂 模拟同时结合在酶的活性位点的两个或多个底物的结构，通过共价键把两个或多个底物或底物类似物结合在一起。与靶酶结合力大大增强，并且特异性更高。 过渡态类似物抑制剂 酶与过渡态之间的亲和力高于酶同底物或产物的亲和力，酶可以降低这种能量壁垒，使反应速率可提高1010~1015倍。过渡态类似物抑制剂是一类特异的竞争性抑制剂，其结构类似于反应中不稳定过渡态的底物部分。 基于共价结合的酶抑制剂的合理设计 基于机理抑制剂 亲和标记抑制剂 伪不可逆抑制剂 基于机理抑制剂 也称为自杀性底物 特点： 同正常底物的化学结构相似，包括电性和立体两个因素 具有低反应性能的潜在基团或结构片段，在酶的催化阶段，经靶酶诱导激活，转化为反应性能强的活性基团或中间体 与酶的活性中心共价结合，使酶不可逆失活，特异性高，毒性低 氨己烯酸抑制GABA转氨酶 亲和标记抑制剂 也称为