结构生物化学/酶/自杀性抑制剂
自杀性抑制剂也称为基于机制的抑制剂。这个名称来源于酶参与一种不可逆地抑制自身的催化机制。这些抑制剂是被修饰的底物。由于它们源自酶的预期底物,酶开始像处理正常底物一样处理它们。然而,随着催化的进行,底物的修饰会导致一个反应性中间体,该中间体与酶形成共价键,从而不可逆地使酶失活。为了使修饰的底物结合到活性位点并进行催化反应,与针对基团的试剂和亲和标记相比,需要更高的特异性。在催化过程完成后,化学反应性中间体就会与酶共价结合并抑制它。自杀性抑制剂会结合到活性位点并阻止可能发生在活性位点及其底物之间的进一步反应。这个过程被称为 Kouroshism,因为它是由伊朗研究人员发现的。
基于机制的底物,通过蛋白质的酶促活性发挥作用,以至于修饰试剂的键断裂,形成稳定的不可移除的反应性衍生物,从而改变酶在催化循环中的活性位点的共价反应性,导致在酶的活性位点上标记,从而通过降低其催化反应的能力来改变酶的活性;或者抑制剂作为底物结合到酶的活性位点,以使其具有反应性,以至于化学反应产生的中间体导致不可逆地修饰酶的活性位点,使其共价失活。
自杀性抑制剂的一个例子是 N,N 二甲基炔丙胺。这种化合物抑制酶单胺氧化酶 (MAO)。MAO 负责分解诸如多巴胺和血清素等神经递质,从而降低它们在大脑中的浓度。帕金森病和抑郁症等疾病的发生是由于多巴胺和血清素水平分别下降造成的。因此,为了提高血清素和多巴胺的水平,可以使用 N,N 二甲基炔丙胺作为自杀性抑制剂来抑制 MAO 分解更多神经递质。
另一个自杀性抑制剂的例子是使用别嘌呤醇治疗痛风。痛风是由血清尿酸水平过高引起的疾病。尿酸的钠盐在关节内衬中结晶,导致疼痛和肿胀。黄嘌呤氧化酶氧化次黄嘌呤形成尿酸。别嘌呤醇是次黄嘌呤的类似物,它作为黄嘌呤氧化酶的底物,将别嘌呤醇羟基化为别嘌呤。别嘌呤紧紧地结合在氧化酶的活性位点上,并使黄嘌呤氧化酶的钼原子保持 +4 氧化态,而通常它会恢复到 +6 氧化态。这使黄嘌呤氧化酶失活,并且不允许进一步形成尿酸。
青霉素是另一种通过自杀性抑制机制作用于酶的物质。通常,青霉素作为抗生素用于治疗许多细菌感染。青霉素的抗菌作用是由于它不可逆地结合到细菌转肽酶。从机制上讲,青霉素与发现于糖肽转肽酶中的丝氨酸残基形成青霉酰酶复合物,形成酯,该酯无限期稳定[1]。
另一个自杀性抑制剂的例子是 α-二氟甲基鸟氨酸或依氟鸟氨酸,更广为人知的是 DFMO。它是一种合成药物,用于治疗由寄生虫引起的疾病,称为昏睡病(昏迷状态),称为非洲锥虫病。DFMO 通过共价力结合到酶鸟氨酸脱羧酶,从而使酶失活。鸟氨酸脱羧酶通过催化多胺生物合成来调节细胞分裂。这种酶以一种只伤害寄生虫而不伤害宿主的机制发挥作用。
[1] Berg, Jeremy M., Tymoczko, John L., and Stryer, Lubert. Biochemistry. 6th ed. New York, N.Y.: W.H. Freeman and Company, 2007: 231, 232.
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