藥物配體與生物大分子受體相互作用核磁共振的研究進(jìn)展

《藥物配體與生物大分子受體相互作用核磁共振的研究進(jìn)展》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、第32卷分析化學(xué)(FENXIHUAXUE)　研究報(bào)告第11期2004年11月ChineseJournalofAnalyticalChemistry1421～1425評述與進(jìn)展藥物配體與生物大分子受體相互作用核磁共振的研究進(jìn)展1,2231紀(jì)竹生　劉買利　胡繼明1(武漢大學(xué)分析測試中心,武漢430072)2(中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所波譜與原子分子物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,武漢430071)摘　要　藥物與生物體內(nèi)目標(biāo)大分子之間的相互作用,是決定藥物藥理活性和代謝穩(wěn)定性的主要因素。如何快速高效地識別出能與靶分子

2、相互作用且能抑制其體外活性的藥物分子,是制藥工業(yè)普遍關(guān)注的問題。核磁共振已經(jīng)成為研究小分子配體和生物大分子相互作用的一種非常重要的手段。檢測小分子配體信號在作用過程中的變化以識別藥物分子,是核磁共振進(jìn)行藥物篩選的主要方法之一。本文介紹了近年來這方面的研究進(jìn)展。關(guān)鍵詞　核磁共振,藥物篩選,評述1　引　　言大多數(shù)藥物分子均通過與生物體內(nèi)的大分子(如蛋白質(zhì))結(jié)合起作用。因而要得到一個具有良好生物利用度(bio2availability)、代謝穩(wěn)定性和低毒性的藥物,首先必須尋找到和生物靶分子高度親和性和選擇性結(jié)

3、合的分子(通常稱為先導(dǎo)化合物,leadcompound)。為了能快速地尋找到這種分子,近20年1來人們研究了許多方法。這些方法主要涉及兩個過程:即尋找先導(dǎo)化合物,然后對其進(jìn)行優(yōu)化。前一過程涉及到與靶分子相互作用且能抑制其體外活性的藥物分子的識別,后一過程則是根據(jù)體外活性、生物利用度、藥理和毒理性質(zhì)對潛在藥物進(jìn)行優(yōu)化。在以結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的藥物設(shè)計(jì)過程中,核磁共振(NMR)方法被典型地用于先導(dǎo)化合物的優(yōu)化,該研究包括蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)2配體絡(luò)合物的溶液結(jié)構(gòu)測定和用同位素編輯/濾波或核Overhauser效應(yīng)(nuc

4、learOverhausereffect,NOE)技術(shù)迅速測定在蛋白223配體絡(luò)合物中配體的結(jié)構(gòu)。最近,人們發(fā)現(xiàn)NMR也可以用于藥物發(fā)現(xiàn)過程中尋找先導(dǎo)化合物。在該應(yīng)用中,核磁共振被用于快速、高效地測定分子間的相互作用,在原子水平上獲得信息,指導(dǎo)以結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的藥物設(shè)計(jì)。在配體與受體發(fā)生作用時(shí),許多NMR參數(shù)將發(fā)生變化,這就是NMR能用于藥物篩選的主要原因。NMR可用多種方法測定藥物和蛋白的相互作用,如化學(xué)位移變化、線寬變化、轉(zhuǎn)移NOE及脈沖梯4～11度場實(shí)驗(yàn)(pulsed2fieldgradient,PF

5、G)等。這些方法可以分為檢測蛋白信號和檢測配體信號。前12一類型的主要代表為SARbyNMR(structureactivityrelationshipbyNMR),該方法需要知道靶蛋白確15切的三維結(jié)構(gòu),同時(shí)還必須有足夠量的N標(biāo)記的靶蛋白,因此具有一定的局限性。后一類型則采用脈沖梯度擴(kuò)散測量、轉(zhuǎn)移NOE或NMR線加寬來檢測小分子配體信號。與觀測蛋白信號相比,觀測配體信號有很多優(yōu)點(diǎn),同時(shí)觀測混合物中所有小分子信號有助于識別與靶蛋白結(jié)合的特定成分而無須去卷積。更重要的是,直接觀測配體,排除了對蛋白進(jìn)行同位

6、素標(biāo)記的需要,因而允許目標(biāo)蛋白有較大的分子量。正是這兩點(diǎn)限制了SARbyNMR的應(yīng)用。本文將介紹這些技術(shù)的近期發(fā)展。2親和磁共振(affinityNMR)13親和磁共振是近年來出現(xiàn)的一種研究受體2配體相互作用的方法,它將與特殊受體有結(jié)合作用2002212222收稿;2003205226接受本文系中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所波譜與原子分子物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助課題(No.991508)第11期紀(jì)竹生等:藥物配體與生物大分子受體相互作用核磁共振的研究進(jìn)展1533的活性配體從與非活性化合物組成的混合物中識別

7、出來。由于親和磁共振不需要對混合物進(jìn)行物理分離,也不需要去卷積步驟,因此它能提高藥物篩選的效率和準(zhǔn)確性。親和磁共振方法的基本前提是:當(dāng)配體與受體結(jié)合時(shí),該低分子量配體的擴(kuò)散速率發(fā)生明顯的變化,其結(jié)果是結(jié)合和非結(jié)合配體的擴(kuò)散系14,15數(shù)明顯不同,從而允許采用PFG實(shí)驗(yàn)從該配體和眾多與靶蛋白無結(jié)合作用的分子的混合物中對該配體進(jìn)行識別。PFG實(shí)驗(yàn)常用于測定分子的擴(kuò)散系數(shù),該實(shí)驗(yàn)常用的兩個脈沖序列為縱向渦流延遲(longitudinal16eddy2currentdelay,LED)和雙極性脈沖縱向渦流延遲(

8、bipolarpulselongitudinaleddy2delay,BPP217LED)。通過增加梯度強(qiáng)度或持續(xù)時(shí)間,LED和BPP2LED序列可以擴(kuò)展為多維形式,其中一個軸表示的是擴(kuò)散系數(shù)。這兩個序列也可以和傳統(tǒng)的多維NMR實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,通過擴(kuò)散系數(shù)增加譜分辨率。簡而言之,結(jié)合PFG擴(kuò)散排序方法的多維實(shí)驗(yàn)就稱為擴(kuò)散排序譜(diffusion2orderedspectroscopy,18DOSY)。由于DOSY譜能夠根據(jù)混合物中各成分?jǐn)U散速