第二章基于靶点的药物设计Targe t Based Drug Des i gn二、靶点的发三、基于靶点现和确证的药物设计靶点的发现靶点的识别和确证药物靶点研究的主要技术平台四、实例基因性靶点及药物设计方法机制性靶点及药物设计方法瘦素的研究抗消化性溃疡药物的研究治疗早老性L痴呆药物的研究第一节概述1.1靶点内涵1.2靶点在药物研究中的意义1.3靶点的研究现状1.1靶点内涵•靶点（target）:具有重要的生理或病理功能，能够与药物相结合并产生药理作用的生物大分子及其特定的结合位点。
一这些生物大分子主要是蛋白质，也有一些核酸或其他物质。
•类型:基因位点、受体、酶、离子通道、核酸等生物大分子靶点特征：1.生物大分子；2.有结合位点；3.这个生物大分子和其他物质结合后发生结构变化，而且这个变化通常是可逆的；4.这个生物大分子通过结构变化可以发挥生理和病理的调节作用；5.这个物质结构变化的生理效应在机体复杂调控体系中占有主导作用。
药物靶点与药物作用对疾病治疗有效，毒副反应小。
新靶标发现新先导化合物药物开发1.2靶点在药物研究中的意义・1.是药物发现途径中关键的第一步；•2新颖的靶点意味着新的作用环节和机制，这样的新药有较强的竞争力; • 3 •新的靶点也很容易成为竞相开发的众矢之的。
新基因/新功能新靶点新候址物□细胞膜受体45% □酶 28%□细胞因子和激素 □离子通道 5% ■核酸2% □核受体2% □其他 7%1.3靶点的研究现状•治疗药物的靶点约500个Vitamin D An ti-ca ncer 11%GPCRsNa +ChannelSteroidspenicillinCOX, ACEIs, AChEls, HMG-CoA靶点研究技术・生物信息学(Bioinformatics):利用信息科学、计算机科学等学科对生物信息进行采集、处理、存储、分析和解释，阐述生物大分子的存在和价值。
•化学信息学(Chemoinformatics):从各种信息源中提取化学信息数据，形成规则和原理，加速先导物的发现和优化。
•化学基因组学(chemical genomics ):用小分子化合物与未知生物功能的蛋白质相互作用，以确定细胞内蛋白质的功能。
•功能基因组学(Functional Genomics ):又称后基因组学(Postgenomics),在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，这是在基因组静态的碱基序列弄清楚之后转入对基因组动态的生物学功能学研究。
第二节药物靶点的发现和确证2.1靶点的发现2.2靶点的识别和确证2.3药物靶点研究的主要技术平台2.1药物靶点的发现发现途径：a分子途径：临床样本、细胞模型b系统途径：临床患者、动物模型系统途径距离疾病更为接近，情况更为复杂。
例1 ：LDL受体的发现• LDL受体：是几乎所有有核细胞表面的一种受体蛋白，可以与低密度脂蛋白(LDL)胆固醇结合，介导LDL被细胞内吞，循环中70%的LDL 在肝脏被摄取并代谢掉。
Michael S. Brown Joseph L・ Goldstcin1974年，Brown和Goldstein使用放射性同位素(1251)标记的LDL加到正常人的成纤维细胞的培养基屮，然后测定在不同的保温时间内结合到细胞上的放射性强度，结果发现，与正常人成纤维细胞结合的放射性标记的LDL量与保温时间正相关，而且，如果同时加入过量的非放射性同位素标记的LDL,就会减少与细胞结合的同位素标记的LDL 的量。
此外，他们还发现，如果在培养基中加入其他脂蛋白，不会干扰LDL的结合。
降脂药物：考来烯胺、考来替泊作用机制：1.增加肝脏LDL受体合成；2阻止胆固醇或胆固醇从肠道吸收, 促进胆酸或胆固醇从粪便中排出;3.促进胆固醇降解。
例2： Toll样受体(Toll-like receptors, TLR)一直困扰免疫学家的问题是，机体的免疫系统是通过何种方式识别病原微生物，继而产生免疫应答的？这种免疫识别的机制是什么？Jules A. Hoffmann Bruce A. Rentier Ralph M. SteinmanTLR的发现果蝇Toll分子基因突变果蝇对真菌的抵抗力完全丧失Toll 是一种定位于细胞膜的跨膜蛋白可感知病原体的存在并启动机体防御相关基因小鼠携带“Toll 样受体” O咼等哺乳动物使用类似的分子来感知外界微生物，并随后激活先天免疫系统以启动防御反应为药物开发提供了新靶点。
根据需要抑制或增强机体对外界微生物感染的反应能力,以减少感染后的损伤反应。
2.2药物靶点的识别和确证碎那鳖瞬他子在此过正向识别过程（从表型到基因）:疾病——识别哪些靶点与其相关。
逆向识别过程（从基因到表型）:改变某一靶点表达观测疾病相关现象变化。
DNA库化合物库转染图2-8正向识别过程动物模熨的选择正向识别过程逆向识别过程表型分析靶点确证包括:(1)在疾病相关的细胞和组织中测定该靶点的表达情况;(2)调节靶点表达水平,观察有无相应的表型变化;(3)在动物模型上测定靶点与表型的关系。
靶点确证技术⑴微扰RNA(siRNA)和反义技术直接对mRNA进行调控;(2)利用肽核酸、锁核酸、锌指、核酶在转录水平上对mRNA进行调控。
靶点优化优选蘿豔警某~疾病表型起决定作用'2.3药物靶点研究的主要技术平台1 •生物信息学生化途径的研究6.反义技术|=基因芯片|=人类遗传学基因识别方法在一块基片表面固定了序列已知的八核昔酸的 探针。
当溶液中带有荧光标记的核酸序列，与基因 芯片上对应位置的核酸探针产生互补匹配时，通过 确定荧光强度最强的探针位置，获得一组序列完全 互补的探针序列。
由杂交位置确定的一组 核酸探针序列。
一组八核甘酸探针"ATACGTTA^TACGTTAG^ATACGTTA* GTTAGATCdACGTTCGTTAGATo-GTTAGATOTACGTTAGVACGTTAGA" CGTTAGAT^ 朶交探针组.ATACGTTAGATC^重组的互补序列卩@ —TATGCAATCTAG PTATGCAATCTAG 卜靶序列卩2.基因芯片3.人类遗传学基因识别方法定位克隆从一种致病基因的染色体定位出发逐步缩小范围，最后克隆该基因。
系统的定位克隆工作①遗传学分析（确定致病基因染色体定位）交换分析、连锁不平衡分析②分子生物学分析染色体异常（缺失、易位等）分析、基因文库的筛选与基因克隆4.生化通路途径的研究5.基因敲除确定基因和表型之间的关系把编码目标蛋白的基因敲除，产生不在表达该基因的动物，研究该目标蛋白的功能。
切除部分观察整体推测功能6•反义技术：根据核酸杂交原理，针对待研究靶点的核昔酸序列，设计合成与之互补的DNA寡核昔酸系列。
反义寡聚核昔酸（由7到30个核昔酸组成）与mRNA蒋异性结合，阻断翻译过程Nucleus Blocks synthesis of specific proteinProteinAntisenseoligodeoxynucleotide第三节主宴內容3.1基因性靶点及药物设计方法 3.2机制性靶点及药物设计方法靶点分类:A基因性靶点：与疾病特异性相关的基因或基因产物。
1.这些基因或基因产物带有变异2.能引起更髙的疾病风险A机制性靶点：通过生物学观察发现，影响某一个分子机制就足以获得显著的治疗效果。
一、基因性靶点药物优点：1.^#性强：药物能选择性的调节疾病相关基因或基因产物。
2•副作用少：对机体中其他的基因或分子机制没有影响。
局限:性和家族性。
1•患者数量少：基因变异引起的疾病通常具有种族2•通常疾病都長由多种因素引起的，每个致病基因的作用很小。
丿先导物优化肖軽象菸M o高通量筛转基因动物年fe 朝E 诩吗2取云期®诩基因的发现、机制性靶点及药物设计方法优势：1.可应用于多基因引起的疾病。
2.可应用于非基因突变引起疾病。
步骤:靶点的识别和确证高通量筛选小结先导化合先导化合物的发现物的优化第四节4.1基因性靶点及药物设计实例：瘦素的研究瘦素是由肥胖基因编码的蛋白质激素，主要由脂肪组织合成，通过受体介导,作用于靶组织，抑制食欲I 并参与调节能量代谢、神经内分泌和免疫反应等。
肥胖、糖尿病等疾病的发生与瘦素及其受体功能异常有密切关系。
1・发现编码瘦素的基因・1950年，Ingalls等发现一株近亲繁殖的小鼠食欲亢进，过度肥胖，其体重可以达到正常小鼠的3倍，并且患有糖尿病。
进一步的研究证明，这种小鼠的肥胖是由于一个基因发生了隐性突变引起的，遂将此基因命名为肥胖基因( Obese Gene, Ob Gene)。
• ob基因编码瘦素(Leptin, LP),是一种在脂肪组织合成分泌的蛋白类激素，主要功能是调控进食、能量及体重。
瘦素和其他激素一样，需要与特异的受体结合才能发挥其生物学作用。
2・ob基因缺陷动物模型确证靶点:因缺陷叭之Leptin^l起肥胖瘦素的作用•㈠通过与神经系统的瘦素受体（OB-R）结合发挥作用。
•㈡LP能够增加有机体的能量消耗。
•㈢LP直接作用于脂肪组织消耗体脂。
药物设计• 1 •瘦素类似物：短肽类物质仅对瘦素基因突变的患者有效。
家族性相关基因缺陷—肥胖2.瘦素增敏剂蛋白酪氨酸磷酸酶4.2机制性靶点及药物设计实例:抗消化性溃疡药物的研究•以反复发作的节律性上腹痛为临床特点，常伴有返酸、灼热等感觉，甚至还有恶心、呕吐、胃岀血、便血。
在胃肠局部有形慢性溃疡（胃壁破洞与裂痕）。
良性胃溃疡深部胃溃疡胃酸中和与胃粘膜保护中和胃酸氢氧化铝胃粘膜保护硫糖铝枸橡酸钮钾主要有效成分之一不溶于水，不被吸收；酸性条件下解离出硫酸蔗糖复合离子，形成不溶性带负电荷的胶体，与溃疡处带正电荷的蛋白质渗出物结合，形成保护膜，促进溃疡愈合R0-]>—。
、R0-] OR0R oR °RR=SO3[AI2(OH)5]易溶于水，在溃疡表面形成坚固的氧化钝胶体沉淀，成为保护性薄膜，隔绝胃酸侵蚀作用Histamine Proglum ideGastrin针对胃酸机制进行药物设计的代表药物:胃壁细胞ACh促胃液素受体拮抗药G（促胃液素受住1馮受体阻断药*H JLK 钙依赖性通道雷尼替丁址受体用泵抑制彩奥美扌■HBRhr丙谷胺I QSUB*Acauas/ ATP 酶1 rEEEEi : 0卩匚1：厂rm：rFF卜；； I ；PG受体CAMP依赖性钙通道抗酸药ff下游环节‘樨进黏液/HOC? T 米索前列聶片泌药"如硫糖郵—黏液HCO；胃腔抑制胃酸分泌[1!前列腺素米索前列醇抑制胃酸分泌；保护胃粘膜43机疇薜st叽•早老性痴呆症，又称阿尔茨海默病(Alzheimefs Disease )O是一种以进行性认知和记忆功能损伤为特征的神经退行性疾病。