在人体内叶酸以四氢叶酸的形式起作用，四氢叶 酸在体内参与嘌呤核酸和嘧啶核苷酸的合成和转化。 在制造核酸（核糖核酸、脱氧核糖核酸）上扮演重 要的角色 。
嘌呤核苷酸（嘌呤环）的合成
生物体内能利用二氧化碳、甲酸盐、谷氨酰胺、天冬氨酸和甘氨酸作为合成 嘌呤环的前体。嘌呤环的N-1来自天冬氨酸的氨基；N-3、N-9来自谷氨酰胺的酰 胺基；C-2、C-8的来自甲酸盐；C-6来自CO2；C-4、C-5、N-7来自甘氨酸。


基因位点； 受体； 酶； 离子通道； 核酸等生物大分子。

选择确定新颖的有效药靶是新药开发的首要任务。迄今已发现作 为治疗药物靶点的总数约500个，其中受体尤其是G-蛋白偶联的受体 （2012诺贝尔奖）靶点占绝大多数。
G-蛋白偶联的受体


一种以三聚体G蛋白偶联的细胞表面受体。含有7个 穿膜区，是迄今发现的最大的受体超家族，其成员 有1000多个。与配体结合后通过激活所偶联的G蛋 白，启动不同的信号转导通路并导致各种生物效应 （感光，嗅觉，免疫，行为情绪调节等）。 G蛋白 偶联受体可以被划分为六个类型，分属其中的G蛋 白偶联受体的基因序列之间没有同源关系： A 类 (或 第一类) (视紫红质样受体) B 类 (或 第二类) (分泌素受体家族) C 类 (或 第三类) (代谢型谷氨酸受体) D 类 (或 第四类) (真菌交配信息素受体) E 类 (或 第五类) (环腺苷酸受体) F 类 (或 第六类) (Frizzled/Smoothened家族)
二氢叶酸的合成途径




磺胺与对氨基苯甲酸竞争性地与酶相互作用，是由于电性的 相似性和分子中原子间距离相近，因而发生竞争性结合。 它对该酶的抑制作用可用加入底物的方法加以解除。除与合 成酶结合外，磺胺还可以与蝶啶结合，生成蝶酸的类似物， 它没有一碳基团载体的功能。 虽然生成这种类似物的过程可以竞争对氨基苯甲酸与蝶啶的 缩合，但磺胺类作为竞争性拮抗剂与负责活化蝶啶和与对氨 基苯甲酸缩合的合成酶有很强的结合作用。 所以，磺胺类作为抗菌药主要是由于阻止了叶酸的合成。因 而切断了内源性物质生物合成中一碳其团的供给。这也可以 解释为什么磺胺类只抑制微生物生长，而且只有当介质中的 对氨基苯甲酸和叶酸被用完后。才开始抑菌作用，这种延迟 的作用取决于介质中两者的存在量。

４、酶抑制剂作用的类型 不可逆抑制作用

可逆抑制作用
二、酶抑制剂的设计与筛选

一、酶抑制剂的设计 １、基于过渡态底物类似物结构的设计。 化学结构类似于过渡态底物的物质其对底物 的亲和力远远大于底物本身，就会形成竞争型 抑制剂。
过度态底物类似物


２、基于Kcat型不可逆抑制机制进行设计。 具有天然底物的类似结构，而且还潜藏着一 种化学活性基团，在酶的作用下可被激活，并 与酶活性部位的必须基团发生共价结合，进而 导致酶失活。如：降优宁、多巴等。 人工合成的各种酶的自杀性底物(抑制剂） 已经广泛地应用于肿瘤、高血压、痛风、癫痫 和震颤麻痹症。
靶酶HMG-CoA还原酶
羟基甲基戊二酰辅酶A （HMG-CoA） 还原酶


3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A经羟基甲基戊二酰辅酶A 还原酶催化还原生成甲羟戊酸，该反应是胆固醇生物 合成的限速步骤，HMG-CoA还原酶是合成的胆固醇的 限速酶，羟甲戊二酰辅酶A还原酶抑制剂可竞争性抑 制HMG-CoA还原酶，而降低体内的内源性胆固醇水平。 该酶抑制剂是目前治疗高胆固醇血症中疗效良好的一 类药物，是正常底物HMG-CoA的底物类似物。
研究实例
竞争性可逆抑制剂
竞争性可逆抑制剂
底物的类似物
例一，黄嘌呤氧化酶抑制剂


已知AMP的一个降解途径是腺苷酸脱氨酶使AMP脱氨，生 成IMP肌苷酸进而水解成次黄嘌呤，后者被含钼和铁的 黄素蛋白的黄嘌呤氧化酶催化氧化成黄嘌呤。 这两个反应中的氧化剂都是氧分子，它被还原成H2O2， H2O2立刻被过氧化氢酶分解成为H2O和氧，重新被利用。 嘌呤分解代谢产物尿酸有酮式和烯醇式，其烯醇式具有 酸性，经常以钾盐或钠盐形式从尿中排出。由此可见， 此酶是人体内核酸分解代谢的末端酶，在嘌呤碱基的分 解过程中起重要作用。
第六节

酶抑制剂

一、酶抑制作用与酶抑制剂 １、酶抑制作用 由于酶分子上的某些必须基团化学性质的 改变，而引起酶活力的下降或丧失，但不使酶 蛋白变性的现象。 ２、酶抑制剂 凡是能作用于酶并可引起酶催化反应速度 降低的物质称为抑制剂。
３、酶抑制剂的重要作用


以人或动物体内的目标酶分子作为药物的靶标：
AMP降解代谢的过程



当机体内嘌呤化合物代谢紊乱时，会导致尿酸增 加。尿酸在关节、肾和结缔组织中的蓄积，引起 痛风病。 黄嘌呤氧化酶抑制剂治疗痛风病是通过抑制黄嘌 呤氧化酶，降低尿酸的生物合成。 许多黄嘌呤氧化酶抑制剂都是酶催化底物的类似 物，如Xanthopterin黄蝶呤 、Isoxanthopterin 异黄蝶呤。
（1）第一代口服CAIs


乙酰唑胺(acetazolamide)(1)最早用作利尿药，1954 年作为第一个临床用于抗青光眼的口服CAI上市，其脂 溶性低，口服吸收后眼内分布少，因而其使用剂量大 (每天1000mg)，致使其血药浓度很高， 由于其作用专 一性不强而抑制非眼部CA，产生明显的副作用。 醋甲唑胺(methazolamide)(2)脂溶性高，作用强，代 谢缓慢，所以其使用剂量减少，每12小时给予25或 50mg，为临床常用的口服抗青光眼药物。
HMG-CoA还原酶抑制剂的作用机理 （底物类似物）



其中洛伐他汀(Lovastatin，8-44)对原发性高胆固醇血症 有显著疗效，明显降低冠心病发病率和死亡率。 新伐他汀(Simvastatin，8-45)结构与(8-44)相似，但疗效 强，作用时间长，一日一次服药。两者均为前体药物，须 在体内(主要在肝脏)水解转化为-羟基酸后方显效。 普伐他汀(Pravastatin，8-46)为内酯切断后的羧酸形式， 在抑制肝细胞胆固醇的生物合成方面，与洛伐他汀基本相 同。可能成为安全性、耐受性及疗效都好的药品。
R



可帕可定(Compactin)、麦维诺林(Mevinolin) 和辛维诺林(Synvinolin)以及后来发现的依 他他定(Eptastatin)都是从霉菌产物中分离 出的该还原酶的强效抑制剂。 这4个化合物是羟基甲基戊二酰辅酶A还原酶的 结构相似的强效抑制剂，结构的差别只是甲基 或羟基的不同，但对生物活性及安全性有很大 的影响。 构效关系研究表明，侧链-甲基丁酰基是必 需基团，例如可帕可定脱去-甲基丁酰称作 莫那可林J(Monacolin J)对于羟基甲基戊二 酞辅酶A还原酶的抑制作用降低到原来的1/30。
基于Kcat型不可逆抑制

PLP：为转氨酶的辅基，维生素B6
根瘤毒素
PLP：为转氨酶的辅基，维生素B6
二、酶抑制剂的筛选

１、组合化学法 借助组合合成仪同时合成出大量不同化合 物，并利用高通量群集筛选技术得到最有潜力 的先导物。具有高效，微量，高度自动化，筛 选周期短等优点。


２、高通量筛选法 分子生物学、细胞生物学、计算机自动化 控制等多种技术的集合使用。（如各种生物芯 片、计算机辅助筛药技术）。 生物芯片：是指将大量不同的生物分子探针 （多肽，核酸）集成到一块（1-2平方厘米） 的载体材料上，而获得的高通量、集成化、并 行化和微型化的检测分析平台。
例3，羟基甲基戊二酰辅酶A（HMG-CoA）还原酶
抑制剂



血液中胆固醇水平增高，会引起动脉粥样硬化和冠心病。 然而许多高胆固醇症患者即使降低膳食的胆固醇摄入量， 也不能降低血中胆固醇水平，这是因为体内2／3的胆固 醇是人体自身合戊的。 因此，为预防和治疗动脉粥样硬化症就需要从根本上降 低胆固醇水平，特别是降低低密度脂蛋白(LDL)的水平。 胆固醇富含于低密度蛋白颗粒中，肝脏中的LDL受体可 以调节血液中LDL的水平。 虽然甲状腺素类化合物可提高LDL受体活性，被用作降 血胆固醇药物，但会引起心血管副作用，不能广泛应用。 如果能够抑制胆固醇在肝脏中的从头合成，这对降血脂 是最为有效的。
碳酸酐酶抑制剂



碳酸酐酶抑制剂(Carbonic Anhydrase Inhibitors， CAIs)可抑制CA的活性，从而减少HCO3-、Na+、Cl-和 H2O进入房水，使房水生成减少，起到降低眼内压作 用，临床上用于治疗青光眼。 作为抗青光眼药物的CAIs，按其发展过程可分为三 代， 即:第一代口服CAIs；第二代局部用CAIs；第三代长 效无刺激局部用CAIs(研究中)。


双氯非那胺(diclofenamide)(3)具双磺酰胺结构，对 CA的抑制作用强，临床上主要用于治疗原发性青光 眼、继发性青光眼急性期和术前控制眼内压，尤其 适用于对乙酰唑胺有耐药性的病人。 此外，还有依索唑胺(ethoxzo-lamide)(4)，它的CA 抑制活性为乙酰唑胺的10倍。
黄 酮 类 化 合 物
各种黄酮化合物的抑制活性
例二，二氢蝶酸合成酶抑制剂



磺胺类抗菌药是经典的竞争性抑制剂的典型实例， 它作为底物对-氨基苯甲酸的类似物，与7,8-二氢蝶 酸合成酶发生紧密的粘合，复合物的离解常数是 1×10-7M。 二氢蝶啶二磷酸酯与对-氨基苯甲酸在7,8-二氢蝶酸 合成酶的催化下缩合成蝶酸，蝶酸再与谷氨酸缩合 生成叶酸。 因此，磺胺抑制了二氢蝶酸合成酶而阻断二氢叶酸 的合成。


由于酶参与一些疾病发病过程，在酶催化下产生一些病理 反应介质或调控因子，因此酶成为一类重要的药物作用靶点 。药物以酶为作用靶点，对酶产生抑制、诱导、激活或复活 作用。此类药物多为酶抑制剂，全球销量排名前20位的药物 ，有50%是酶抑制剂。例如： 奥美拉唑通过抑制胃黏膜的H﹢-K﹢ATP酶，抑制胃酸分泌； 喹诺酮类抑制DNA回旋酶，影响DNA合成而发挥杀菌作用； 卡托普利抑制血管紧张素Ⅰ转换酶； 西咪替丁抑制肝药酶。