核磁共振波谱在药物研发中的应用进展.pdf

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1、第３５卷，第１期光谱学与光谱分析Vol.３５，No.１，pp２８２-２８６２０１５年１月SpectroscopyandSpectralAnalysisJanuary，２０１５核磁共振波谱在药物研发中的应用进展*钟军，蒋雪梅重庆大学生物流变科学与技术教育部重点实验室，生物工程学院，重庆４０００３０摘要在现代药物的研发过程中，能够检测药物分子化学组成、结构及其与生物分子相互作用的新方法、新技术始终是人们最关注的科学问题之一。而光谱分析（包括红外、紫外和核磁共振）是最常用的分析手段。其中，核磁共振波谱技术通过检测组成有机化合物分子的原子核在周围化学环境影响下的跃

2、迁规律，来获得反映核相关性质的参数，而这些参数包含了详尽的有机化合物分子结构和分子间相互作用的信息。核磁共振波谱能在液态、固态、气态，甚至在生物原位环境等多种复杂条件下，提供体系中分子组成、原子水平分辨率的三维结构、相互作用和动态过程等丰富信息，特别是药物研发中极其重要的药物分子与生物大分子的相互作用信息。因此核磁共振波谱在药物研发中发挥了越来越重要的作用，近年来在药物研发领域的应用是越来越广泛。而有关核磁共振波谱专门应用于药物研发方面的综述并不多见。由此，在简单阐述核磁共振波谱基本原理的基础上，从药物靶标生物大分子受体的结构与动力学、药物设计与筛选，以及

3、药物代谢三方面综述了近年来核磁共振波谱在药物研发中的最新应用进展，以期系统的为分析工作者们提供核磁共振波谱在该领域目前的研究概貌。关键词核磁共振波谱；大分子结构；药物设计；药物代谢中图分类号：R９１７文献标识码：ADOI：１０.３９６４／j.issn.１０００-０５９３（２０１５）０１-０２８２-０５现的新实验方法，并重点综述NMR在药物靶标生物大分子引言的结构和动力学研究，药物设计和筛选，药物代谢三方面的应用与最新进展。自从１９４６年美国斯坦福大学的Bloch和哈佛大学的Purcell两个小组各自独立地观察到凝聚态的核磁共振信号１核磁共振波谱基本原理和方

4、法进展之后，经过６０多年的迅速发展，核磁共振波谱技术（nuclearmagneticresonance，NMR）早已从最初测定原子核的磁矩等当自旋量子数I不为零的原子核处于外加磁场中时，会物理方面的应用扩展到化学、医学、材料学和生命科学等几引起原来简并的能级发生塞曼分裂，分裂为２I＋１个不同的乎所有自然科学领域。值得注意的是，在２０世纪８０年代，能级。当外界提供的电磁波的能量正好等于相邻能级的能量瑞士科学家Wuthrich教授创造性地将NMR技术应用到蛋差时，核就能吸收电磁波的能量从较低能级跃迁到较高能［１］白质的结构解析，从而推动了NMR在生物学领域的应

5、级，这种跃迁即称为核磁共振。NMR技术就是利用这个原［７］用。NMR技术在生物学方面的发展推动了其在药物研发领理来探测处于不同化学环境下的原子核。总体来说，核在域中的应用，如作为药物靶标的生物大分子的结构和动力学外磁场中所受到的相互作用主要有５项：（１）核自旋体系与［２，３］［４］［５，６］研究，药物设计与筛选，药物代谢等方面。与药物外磁场的相互作用；（２）核外电子云对核的屏蔽作用，即化研发各个阶段中的其他方法相比，NMR有着高灵敏度、对学位移项；（３）核自旋间的间接相互耦合作用，即J耦合；样品破坏较小以及可原位检测等优势，因此NMR可期望会（４）核与核之

6、间的直接耦合作用，即偶极-偶极耦合；（５）核的成为药物研发强有力的检测手段。本文在简单介绍NMR方四极矩相互作用。其中，核自旋体系与外磁场的相互作用是法原理的基础上，总结了近几年来NMR在药物研发方面出最主要的。这５项相互作用在液态和固态NMR中所占比重收稿日期：２０１３-１２-１６，修订日期：２０１４-０３-２４基金项目：国家自然科学基金项目（１１１７２３４０），高等学校博士学科点专项科研基金项目（新教师类，２０１２０１９１１２００３２），重庆市自然科学基金计划一般项目（cstc２０１２jjA０５８８）和中央高校基本科研业务费项目（CQDXWL-２０１２

7、-１２３及CQDXWL-２０１３-０２８）资助作者简介：钟军，１９９０年生，重庆大学生物工程学院硕士研究生e-mail：zj＿６９９０＠１６３．com*通讯联系人e-mail：jiangxuemei＠cqu．edu．cn第１期光谱学与光谱分析２８３又各有不同。同时，NMR信号提供的弛豫速率中所包含的HRMAS固态NMR技术。与溶液NMR类似，固态NMR１３１５动力学信息，对生物大分子的动力学研究很有意义。也需要蛋白的同位素标记，一般采用统一的C和N标记；在药物研发过程中利用NMR解析各种分子的组成和结为了降低同核或者异核间强烈的偶极耦合作用，大多使用氘１１

8、３１５［３６］构时，除了传统的H，C，N等谱以外，更多先进的实验代