基于酶蛋白结构设计的波西匹韦-论文.pdf

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1、·1084·药学学报ActaPharmaceuticaSinica2014，49(7)：1084—1088·新药发现与研究实例简析·新药创制是复杂的智力活动，涉及科学研究、技术创造、产品开发和医疗效果等多维科技活动。每个药物都有自身的研发轨迹，而构建化学结构是最重要的环节，因为它涵盖了药效、药代、安全性和生物药剂学等性质。本栏目以药物化学视角，对有代表性的药物的成功构建，加以剖析和解读。不少药物是以蛋白酶为靶标而研发成功的。虽然都是围绕酶的活性中心进行设计，但因酶的结构不同，难易程度差别很大。丙肝病毒NS3蛋白酶的活性部位分布于平坦而表

2、浅、延展而疏水的表面，缺乏特异性的裂隙或结合腔，未能从小分子入手研制抑制剂。波西匹韦是从模拟底物多肽结构出发，连接亲电性基团，以便与酶形成共价键结合，获得了先导物；然后通过删除氨基酸残基，降低分子尺寸，改变氨基酸侧链增加稳定性，在坚守活性强度和选择性的前提下，优化物化和药代等成药性质，终于成为口服治疗丙肝的首创药物。(编者按)基于酶蛋白结构设计的波西匹韦郭宗儒(中国医学科学院药物研究所，北京100050)1作用靶标1．1NS3蛋白酶丙肝病毒是正链单链RNA病毒，含有9600个碱基，编码含有3000个氨基酸的肽链，后者包含了全部结构的和非

3、结构的蛋白，其中称作NS3的丝氨酸蛋白酶催化裂解NS3．NS4A肽键，继之裂解NS4A。NS4B、NS4B．NS5A和Ns5A—NS5B生成成熟的功能性和结构性蛋白。NS3蛋白酶对丙肝病图1NS3蛋白酶水解肽键的示意图毒(HCV)的生长和增殖具有重要作用，成为研制丙肝药物的理想靶标。共价结合。1．2NS3酶的水解机制NS3蛋白酶单晶x射线分1．3酶的结构特征研究酶抑制剂的策略通常是基析提示，其活性中心是处于浅表的、没有明显特征的于底物与酶的活性中心的相互作用特征进行设计的。疏水性结构域，水分子覆盖着表面。实施催化的核心用小分子化合物筛选

4、HCV的NS3蛋白酶抑制剂，却是由三元体构成：N端的His57和Asp81以及C端的未获进展。原因是NS3酶活性中心处于酶的表面，呈Ser139。在NS3酶的底物Pl位置为Cys或The，P1’为平坦状展开，没有裂隙或结合腔(这往往是设计抑制疏水性的小体积氨基酸Ala或Ser，P2、P3和P4为疏剂的锚点)，而且被水分子覆盖。推测酶与底物的结合水性氨基酸。P5和P6为酸性氨基酸残基如Asp和是在较大范围发生的，以多位点的弱结合力维持酶一Glu。这些多数为疏水性氨基酸的组成，对理性设计底物的相互作用。因而初始的研究是模拟天然底物的选择性抑

5、制剂有较大的困难。长链肽进行的。图l是Asp．His．Ser三元体催化水解肽键过程的1．4建立细胞和动物模型自1989年HCV病毒全示意图。三元体与底物形成氢键，提高了肽键羰基的长基因组测序并正式命名后(ChooQL，eta1．Science，亲电性，丝氨酸的羟基作亲核进攻，促进了肽键的水1989．244：359)，抗丙型肝炎病毒药物的研发一直受解。波西匹韦抑制NS3蛋白酶的一个重要反应位点，困于丙型肝炎体外细胞模型和小动物体内感染模型就是与该三元体结合，尤其是与Ser139发生可逆性的缺乏。1997年用含HCV血清感染人或黑猩猩原代郭

6、宗儒：基于酶蛋白结构设计的波西匹韦·1085·细胞获得初步成功，但该模型病毒复制水平低。此后，性，发现化合物2的活性K=1．9nmol·L～，亲电性基在1999年和2000年成功构建了具有复制活性亚基因团酮基酰胺在十一肽的P1和Pl’之间(Llinas．Brunet组和全基因组HCV复制子模型，虽然含有HCV复制M，eta1．BioorgMedChemLett，1998，8：1713)。2的子的细胞无细胞病变现象，但HCV亚基因组复制子相对分子质量为1265，距离口服吸收的物化和药代仍是本世纪初对HCV药物研发最具贡献的模型，要求甚远，

7、因而需要简化肽的性质，优化成可口服的2005年成功地建立了具有再感染能力且伴有细胞病药物。变的HCV细胞模型(WakitaT，eta1．NatMed，2005，化合物2的高活性，在于它与NS3活性中心的11：791)。结构匹配，以及酮基酰胺的亲电性和所处的适宜位丙型肝炎动物模型是HCV药物研发的另一大难置可与丝氨酸残基发生亲核性进攻，形成共价结合点，黑猩猩是仅有的能够被HCV感染并伴有病理现而使复合物稳定化，如图2所示(VenkatramanS，et象的动物模型，但因数量少限制了应用。小鼠对HCVal_JMedChem，2006，49：

8、6074)。具有天然免疫力而不能作实验动物，通过破坏小鼠3结构优化对HCV天然免疫相关基因并转以人类基因，使其可3．1减少骨架的氨基酸残基将化合物2的C端4被丙型肝炎病毒感染，虽已经取得一些进展(Dorne