化学物质与蛋白质的相互作用3.pdf

第三节、化学物质的共价修饰作用

◆化学物质与生物大分子的共价作用常常涉及到物

质的生理活性(包括药理、毒理等),如何判断

化合物与蛋白质分子中的哪类基团作用，在体外

主要用化合修饰的方法。

●该方法是研究蛋白质结构与功能的一种重要的基

础手段。

一、生物体内蛋白质加合物的形成

●许多化学毒物对细胞产生的损害与其亲电代谢产物同

细胞大分子的亲核部位(如蛋白质的巯基)发生不可逆

结合具有密切关系。

当外源化合物的活性代谢产物与细胞内重要生物大分

子，如核酸、蛋白质、脂质等共价结合，发生烷基化

或芳基化，即导致DNA损伤、蛋白质正常功能丧失，

乃至细胞的损伤或死亡、外源化合物与生物大分子相

互作用主要有两种方式：非共价结合和共价结合。

1、可与蛋白质发生反应的化合物

除少数烷化剂外，绝大多数外源化合物需经体内代谢活化，

转变成亲电子的活性代谢物，再与细胞内生物大分子中的

亲核部位和基团发生共价结合，例如蛋白质分子中的亲核

基团、DNA、RNA及一些小分子物质如谷胱甘肽等的亲核

部位等。

试剂类型化合物或前体反应机制

烷基化卤代物亲核取代

芳香基化

环氧化物

硫酸烷基酯

活泼的烯烃1,4-加成

羰基化合物醛形成席佛碱

酰基化有机酸酐、酰氯等亲核取代或加成

磷酰化有机磷亲核取代

自由基·OH、·CCl?自由基反应

具有亲电氮化合物芳香胺亲核取代

2、蛋白质分子中的可反应基团

)H

颂氨酸半胱氨酸组氨酸色氨酸丝氨酸赖氨酸天冬氧酸谷氨酸酪氨酸

致独物方于重的人小个间，区心走个向的，万

子量较小的，如乙烯、丙烷和苯乙烯的氧化物、

尿烷和氯乙烯的环氧化物、丙烯酰胺等，与蛋

白质作用时，所形成的加合物依赖于外源化合

物与各种氨基酸反应的相对速率。

3、与白蛋白的共价结合

·白蛋白是血液和组织间质中的主要蛋白质，也是脂肪酸、

内源性(生物体内存在的)化合物及外源性运输的主要载

体，它容易与终致癌物结合形成共价加合物。

4、与血红蛋白的共价结合

·外源化合物进入血液后，可与红细胞膜结合而进入红细胞

内与血红蛋白发生共价结合。其中血红蛋白氨基酸中的氨

基、巯基易与外源化合物发生共价结合。

·烷基化试剂可与血红蛋白末端氨基酸的氨基、半胱氨酸的

巯基以及组氨酸咪唑环上N?或N?共价结合。

·环氧乙烷、环氧丙烷可与血红蛋白中组氨酸、末端氨基酸

残基共价结合；

·4-氨基联苯、苯胺经体内代谢氧化后可与半胱氨酸的巯基

结合。

5、与细胞内蛋白质共价结合

·进入体内的外源化合物或其代谢产物可与胞浆、质膜以及

细胞核内蛋白质发生共价结合而形成加合物，已经发现有

数十种外源化合物与蛋白质共价结合与其毒性有密切关系。

·溴苯是一种重要的肝脏毒物，进入体内后经细胞色素

共价结合。

二、氨基酸残基侧链基团的修饰

●蛋白质侧链基团的修饰是通过选择性的试剂或

亲和标记试剂与蛋白质分子侧链上特定的功能

基团发生化合反应而实现的。其中的一个