第十一章-基于靶点结构的药物分子设计.pptVIP

随后他们对此化合物进行结构修饰与改造，得到硫缩酮衍生物thioketal（11-62），此化合物对HIV-1蛋白酶的抑制活性为15μmol/L，其活性得到进一步的提高。随后他们对化合物thioketal（11-62）与HIV-l蛋白酶复合物的晶体结构进行分析，发现其结合模式与分子对接得到的结果略有不同。 【思考题】 1. 什么叫基于靶点结构的药物分子设计？其研究内容有哪些？ 2. 同源模建法的基本步骤是什么？ 3. 什么叫计算机虚拟筛选？ * （3）Tether技术的应用实例——β-淀粉样前体蛋白裂解酶-1抑制剂的发现 β-淀粉样前体蛋白裂解酶-1（β-amyloid precursor protein cleavage enzyme，BACE-1）是治疗老年痴呆症的重要靶点。 （4）二次Tether方法的原理及应用 二次Tether方法（tethering with extenders）的原理是用一个已知的活性片段对靶蛋白进行共价修饰，然后将片段潜在的另一个巯基游离出来，用Tether方法去结合新的片段。 在起始阶段对靶蛋白共价结合的活性片段可以是由Tether方法筛选得到，也可以是通过其他手段发现的，一般具有中度的亲和力。 然后，将片段脱保护，游离出巯基，再次用前述的Tether方法筛选含有二硫键的片段库，通过形成新的二硫键来识别得到结合在药靶毗邻位点的第二个活性片段。 最后，将连接两个片段的二硫键以合适的连接子替换，就能得到了高活性的化合物。 利用二次Tether方法发现高活性的半胱氨酸蛋白酶-3（caspase-3）抑制剂。 3. X-射线单晶衍射技术 X-射线单晶衍射技术（X-ray crystallography）是研究分子结构最有效和最精确的方法。 早期的X-射线单晶衍射技术比较落后，测定蛋白质晶体结构耗时久、精确度低，不利于大量分子的筛选。 随着X-衍射实验技术、仪器自动化程度和计算机技术的高速发展，采用X-射线单晶衍射技术测定蛋白质或蛋白质-配体复合物的晶体结构正趋向成熟，目前已经有60 000余个蛋白质晶体结构被测定。 通过共结晶（co-crystallization）和结晶浸润（soaking）技术，靶蛋白可以快速识别并结合活性片段形成复合物，后者的三维结构可通过高通量X-射线衍射技术快速测定，这种方法称为结晶筛选（crystallographic screening）。 这种方法不仅可以检测片段是否有结合，而且还能精确地检测出结合在靶蛋白的具体位置。 结晶筛选是一种比较理想的基于片段药物设计方法，它能够直接测定片段-靶蛋白复合物的三维结构信息，这不仅大大降低了非特异性结合和假阳性发生的概率，而且对后继的片段优化和连接提供了直接的指导信息。 结晶筛选的缺陷在于对技术和仪器要求很高，不仅需建立高通量蛋白质晶体结构测试平台，而且需要自动化程度较高的实验机器人。 （1）结晶筛选技术的原理 用于结晶筛选的片段库一般含有1000个左右分子。一般含有1000个分子的片段库，通常可以发现10~50个活性片段，然后从中选择4~5个片段进行优化。片段选择主要根据片段与靶蛋白的作用模式，并结合合成可行性。片段优化一般通过构建组合库，采用组合化学的方法进行平行合成。 结晶筛选过程一般分为四个阶段 结晶筛选的研究流程 （2）结晶筛选技术的应用——脾脏酪氨酸激酶抑制剂的发现 结晶筛选技术发现新型脾脏酪氨酸激酶抑制剂 三、从活性片段到先导化合物的研究方法 上文介绍了各种活性片段检测技术，但是从新药发现角度而言，发现活性片段仅仅是研究的第一步，将活性片段转化变为先导化合物甚至是候选药物才是基于片段药物设计研究的最终目的。 从片段到先导化合物的设计方法主要分为以下三种：片段生长（fragment growth）法、片段连接（fragment linking）或片段融合（fragment fusion）法、片段自组装（fragment self-assembly）法。 （一）片段生长法 片段生长又称为片段演化（fragment evolution）或片段加工（fragment elaboration），其基本原理如下图所示。 片段生长原理 1. 过氧化物酶体增殖物激活受体激动剂 过氧化物酶体增殖物激活受体（peroxisome proliferator activated receptor，PPAR）是治疗2型糖尿病的重要靶点，它有三种亚型：PPARα、PPARγ和PPARδ。Plexxikon公司的科研小组利用结晶筛选方法筛选小分子片段库（分子量在150~350之间），初步筛选得到170个活性片段。 2. 周期素依赖性蛋白激酶2抑制剂 周期素依赖性蛋白激酶2（cyclin-dependent kinase 2，CDK