药化原理酶和酶的抑制或失活剖析.ppt

酶和酶的抑制或失活 酶 酶催化作用 辅酶的催化作用 酶治疗 酶的可逆性抑制剂 酶的不可逆性抑制 酶 受体：膜蛋白，与配体形成复合物，引发生物效应，配体释放。识别配体，生物效应。 酶：溶解于细胞质，与底物形成复合物，催化反应，产生产物。识别底物，酶催化底物形成产物。 酶催化功能：降低过渡态或活泼中间体的能量以及提高基态的能量，过渡态的寿命短（10-13秒，相当于一次键振动的时间）,目前无法用光谱方法直接检测酶促反应的过渡态结构。 酶催化的作用假说：21种之多，共同点在于形成酶-底物复合物。锁和钥匙假说、诱导契合假说、过渡态假说 酶催化的特异性和加速性 酶有多种途径实现催化作用，稳定化过渡态（降低过渡态能量）、ES复合物的去稳定化（提高基态能量）、中间体的去稳定化和产物释放 酶催化的机理 广义的酸碱催化作用： 酶催化的机理 基团的靠近和活性位点残基的柔性协调作用，使得在溶液中几乎不反应的反应得以进行。 静电作用 去溶剂作用 张力或变形作用 酶的抑制 降低酶催化活性或阻止酶的催化作用的药物即酶抑制剂药物。 脑内γ-氨基丁酸（GABA）的浓度减少导致癫痫发作，抑制GABA分解酶，即GABA氨基转移酶，就可以产生抗惊厥效果。 尿酸过量产生痛风，黄嘌呤氧化酶是催化黄嘌呤转化成尿酸的酶，抑制该酶可降低尿酸水平。 大多数情况下，是对现有抑制剂的改进，已知药物酶抑制作用机理。 在未知酶的抑制机理下，设计酶抑制剂。 酶的抑制 知道疾病过程的病理生理学，也要知道其代谢产物，这些代谢产物对正常功能或功能紊乱很重要，也是设计酶抑制剂提供线索。 酶的纯化相对受体简单，可以用于初筛和阐明活性部位结构，有利于利用CAD技术。 酶的底物和产物的结构相似性大，与受体拮抗剂或激动剂的结构相差大不同。 利用宿主和外来物酶的底物特异性设计选择性酶抑制剂药物。 肽聚糖的合成过程 第一阶段 在细胞质中合成N-乙酰胞壁酸五肽（“Park”核苷酸）。 ☆这一阶段起始于N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸，它是由葡萄糖经一系列反应生成的； ☆自N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸开始，以后的N-乙酰葡萄糖胺、 N-乙酰胞壁酸，以及胞壁酸五肽，都是与糖载体UDP结合的； 第二阶段 在细胞膜上由N-乙酰胞壁酸五肽与N-乙酰葡萄糖胺合成肽聚糖单体———双糖肽亚单位。 ☆这一阶段中有一种称为细菌萜醇(bactoprenol,Bcp)脂质载体参与，这是一种由11个类异戊烯单位组成的C35 类异戊烯醇，———它 通过两个磷酸基与N-乙酰胞壁酸相连，载着在细胞质中形成的胞壁酸到细胞膜上，在那里与N-乙酰葡萄糖胺结合，并在L-Lys上接上五肽(Gly)5 ,形成双糖亚单位。 ☆这一阶段的详细步骤如图所示。其中的反应④与⑤分别为万古霉素和杆菌肽所阻断。 第三阶段 已合成的双糖肽插在细胞膜外的细胞壁生长点中，并交联形成肽聚糖。 这一阶段分两步： 第一步：是多糖链的伸长———双糖肽先是插入细胞壁生长点上作为引物的肽聚糖骨架（至少含6~8个肽聚糖单体分子）中，通过转糖基作用（transglycosylation)使多糖链延伸一个双糖单位； 第二步：通过转肽酶的转肽作用（transpeptitidation)使相邻多糖链交联————转肽时先是D-丙氨酰-D-丙氨酸间的肽链断裂，释放出一个D-丙氨酰残基，然后倒数第二个D-丙氨酸的游离羧基与相邻甘氨酸五肽的游离氨基间形成肽键而实现交联。 肽聚糖单体的合成 万古霉素的作用机制 细菌对万古霉素产生耐药性的作用机制 由转座子Tn1546编码的各种与万古霉素耐药性有关的蛋白 选择性化学修饰的第二代糖肽抗生素不仅把抗菌谱从革兰氏阳性菌扩展到革兰氏阴性菌，并且对万古霉素的耐药菌也有较好活性。对糖肽抗生素的结构修饰除了对七肽结合区域修饰可以提高与目标肽D－Ala－D－Ala或D－Ala－D－Lactate的亲和力，也可以通过其他作用机理提高活性，如在二糖部分增加亲脂侧链可以与细胞膜相互作用，或用其他的糖基取代万古糖胺又或在6-氨基酸位置增加糖基，这些修饰可以有助于形成二聚物，从而增加糖肽抗生素对耐糖肽抗生素革兰氏阳性菌的活性。对糖肽抗生素进行药物拼合的修饰也是一个不错的选择。 对糖肽抗生素的修饰研究仍有获得新抗生素的良好前景。 酶的可逆性抑制 抑制剂与酶作用，可用Ki和IC50表示。 IC50=(1+[S]/Km)Ki 抑制剂既可以与底物结合部位作用抑制，也可在不是底物结合部位作用抑制。 靶酶的底物通常是设计酶抑制的先导物，因此酶抑制剂通常是竞争性抑制剂。 简单竞争性抑制剂 底物替代抑制剂 过渡态类似物抑制剂 慢的紧密结合抑制剂 简单竞争性抑制剂 简单竞争性抑制剂 Asp-Arg-Val-Tyr-IIe-His-Pro-Phe-His-Leu-Val-IIe-H