内吗啡肽的构效关系综述

本科生课程综述论文题目：内吗啡肽的构效关系综述课程名称：药物化学学院：药学院中医药学院专业：药学年级：2013级班级：药学3班、药学4班姓名：荆蓉222013329012021王欢欢222013329012056任嵩敏2220133290120532015年6月15日目录摘要..................................................1关键词................................................1一、内吗啡肽构效特征..................................1二、内吗啡肽构效关系..................................2（1）1Tyr和N末端修饰............................................................................2（2）Pro2的修饰..........................................................................................3（3）Trp3和Phe3的修饰...........................................................................4（4）Phe4的修饰.........................................................................................4（5）其他修饰..............................................................................................5三、结语.........................................................................................................6参考文献.........................................................................................................71内吗啡肽的构效关系综述摘要20世纪70年代起，多个阿片受体亚型被相继克隆出来，并且相应的内源性配体不被断发现，但是μ阿片受体的内源性受体内吗啡肽的发现却经历了较长一段时间。直到1997年，Zadina等人1在牛脑内发现存在对μ阿片受体高选择性的、强效性的内源性配体的肽段Tyr-Pro-Phe-Phe-NH2和Tyr-Pro-Trp-Phe-NH2,由于它们有着和吗啡类似的性能，因此将它们称为内吗啡肽-1和内吗啡肽-2。本文针对近年来国内外对内吗啡肽的构效关系研究现状做一总结，以更加深入的了解内吗啡肽，为今后的发展研究奠定基础。关键词：内吗啡肽构效特征构效关系内吗啡肽是一种对疼痛有着非常强的抑制作用的内源性多肽2,被认为是μ型阿片受体的天然配基3，即使在很低的剂量下，这种神经肽依然可以有效的抑制神经性疼痛4，相对于其他阿片肽物质它更能更有效的发挥作用。一、内吗啡肽构效特征内吗啡肽-1在二甲基亚砜（DMSO）和水溶液中都存在顺式和反式2种构象。DMSO中顺式约占25%，反式75%，顺式构象采取“三明治”结构—1Tyr和3Phe的芳环堆积在Pro环两边：反式构象则采取伸展的构象。水溶液中也是反式构象占优势5。因此，内吗啡肽的反式构象可能是它的生物活性。内吗啡肽-1的反式构象N末端形成一个反转的γ转角，而顺式构象中N末端则不存在反转的γ转角结构：这2种构象中，C末端都存在规则的和反转的γ转。内吗啡肽中的芳环—芳环相互作用和脯氨酸—芳环相互作用使得构象中不同类型的β转角和γ转角得以稳定，并且这些相互作用对它们与受体的结合具有重要。内吗啡肽-2和它的C末端的类似物顺反构象的比例都约为1:2，它的母体的2种构象都采取开放的形式，2Pro-3heP区域伸展的主肽链产生扭曲；内吗啡肽-2的C末端结尾的2类似物的构象介于弓形伸展和折叠的主链构象之间，羧基的取代使得肽链变得更加柔软而导致活性下降，可能是由于C末端的酰胺化使得N末端的氨基保持了一种中性的状态，而这可能有利于活性构象的稳。这些结果说明EMs-1的构象与EMs-2的构象存在显著差异，也说明了构象的顺反、转角结构和构象的相对伸展程度可能对内吗啡肽与受体的结合具有重要的作用。二、内吗啡肽构效关系内吗啡肽的构效关系研究发现，1Tyr的酚羟基和氨基、3Phe芳香环是活性必需基团。Yamazaki等将阿片肽的N短序列成为信使序列，C端序列为地址序列。内吗啡肽的信使序列包括1Tyr和3Trp/3Phe这两个药效团，在受体识别中是必需的，与受体的活性有关。该序列中还包括一个空间连续基团2roP，在定位Tyr和Phe中起重要的作用。而剩下的残基即为C端的地址序列6。可以稳定其生物构象，与受体的选择性有关。（1）1Tyr和N末端修饰在传统的“信使-地址”模型中，1Tyr的酚羟基和N端带正电的氨基是内吗啡肽与μ受体结合和识别所必需的，所以1Tyr的取代、伸长和去除可能对药理活性是不利的。除了一些极少的情况，1Tyr的芳香环亲电取代后可以得到μ受体高亲和力的配体，尤其芳香环的烷基化，如用Dmt替换Tyr。在用Dm1t取代σ受体选择性的配体DPDPE时发现其对μ受体和σ受体的亲和力都增加了，而且不影响受体的选择性7。1Tyr的芳香环上引入一些非极性的大基团，如2-甲基、2-已基-6-甲基、2-异丙基-6-甲基、2,6-二甲基、2,6-二异丙基3和2,3,6-三甲基等，在保留μ受体选择性的同时，活性也非常高。研究认为，1Tyr和受体结合口袋的疏水作用非常重要。在对内吗啡肽的主链修饰中，N端烯丙基化Dm1t的μ受体亲和力却大大降低。研究已证明1Tyr的N端的存在和构象在与阿片受体相互作用中起到了关键的作用。将N端的氨基去掉或者用甲基替代后可以将激动剂变成拮抗剂，例如1Tyr的类似物3-（2,6-二甲基-4-羟苯基）丙酸（1Dhp）取代EM-2后，显示出了较弱的拮抗活性，中等的μ受体结合能力和较差的σ受体拮抗活性。（2）Pro2的修饰在内吗啡肽中Pro2起到了连接子的作用，相对于其他位置的氨基酸，Pro2的结构改造幅度相对较小，[D-Pro]2EM-1/EM-2的半衰期大大增强，但是其三维结构改变，活性很低或者没有活性。在用β-Pro2修饰中，[β-（R）-Pro2]EM-1的活性相比EM-1增加了30倍，增强了酶解稳定性；[(S)-homo-Pro2]EM-1虽然结构柔性增强，生物活性略有下降，但是却增强了酶解稳定性8。另外，在构效关系的研究中，也用许多环状的β-氨基酸替换Pro2。[（1S，2R）-Acpc2/Achc2]EM类似物亲和力略有降低，但是其受体选择性也降低。Keller等设计合成了一系列Cys[Ψ21RR，Pro]和Ser[Ψ21RR，Pro]的EM-2类似物，其中二甲基取代的ΨPro可以诱导产生顺式构象，其对应的类似物具有μ受体激动活性，故推测出1Tyr-Pro2的顺式构象为活性构象。为了进一步说明L-Pro2的空间作用，一些α、β和γ-氨基酸也被用在修饰结构中，比如说哌啶-2-羧酸（Pip）、哌啶-3-羧酸（Nip)、哌啶-4-羧酸（Inp)。其中[(R)-Nip2]EM-2是活性最强的激动剂，酶解稳定性也增强；而当同时引入（R）-Nip2和Dmt1时，μ受体的亲和力进一步增加，但是受体选择性降低。这两个多肽体内阵痛活性均高于EM-2，这些结果说明只有（R）-Nip2空间导向作用与内吗啡肽的L-Pro2相似。氮杂环丁烷-2-羧酸（Aze）比内吗啡肽的Pro2具有更少的侧链立体效应，主链的柔性也更大，因此更容易产生顺式构4象。（3）Trp3和Phe3的修饰为了阐明内吗啡肽的芳香侧链与阿片受体的作用模式，Honda等各种天然和非天然氨基酸替代EM-2的Phe3/Phe4,然后通过放射性配体结合实验进行活性筛选。9当用Ala取代Phe3，亲和力显著降低，说明了Phe3侧链的重要性。但是当使用电子等排体环己基丙氨酸（Cha)时，却和EM-2产生相似的作用，说明π电子或者芳香环的平面性是对配体-受体作用是必需的。含有His、Tyr和（F5）Phe等芳香氨基酸的EM-2类似物对μ受体活性均下降10。用非芳香烷基氨基酸替换Phe3（Val,Leu,Nle）也到底亲和力降低。但是（F5）Phe4类似物却产生于母体相当的亲和力。因此，这些基团的大小和疏水性对受体的结合是非常重要的。当在EM-2的3位或4位引入Phe的类似物苯基甘氨酸（Phg）或苯基丁氨酸（Hfe)时，其类似物的活性与EM-2相比相当或略低。其活性顺序为：3位取代时，Hfe＞Phg＞D-Phg；4位取代时，Phg＞Hfe＞D-Phg。在热板实验中，H-Tyr-Pro-Hfe-Phe-NH2具有高阵痛活性，持续时间与吗啡相当。和EM-2相比，[Xaa3]EM-2类似物显示多种μ受体激动能力。当Phe3的3’或5’位烷基化时，活性消失；而2’和6’位的取代时可耐受的，可以产生双重μ受体/σ受体激动作用，三甲基化时则对μ受体的选择性较高。[Dmt1][Xaa3]EM-2类似物生物活性不变或者消失，但是一般都有σ受体拮抗作用。这些结果进一步证实了芳香-芳香作用对受体与配体的结合发挥了重要的作用。除此之外，一些非必需氨基酸D-1-Nal、D-2-Nal、D-Cl-Phe、D-Cl2-Phe也引入到EM-2中，尽管侧链也有芳香环，但是这些类似物并没有产生与EM-2相当的作用，这些多肽中，有些类似物（D-2-Nal3和D-Phe3)虽然没有体外结合活性，但是却在体内热板实验中被证实是拮抗剂。这对拮抗剂的设计合成十分具有指导意义。（4）Phe4的修饰内吗啡肽Trp3/Phe3以及Phe4的替换或修饰都给其受体结合能力造成了影响，包括主5链的缩短和延长。最常见的1112C末端修饰包括将酰胺转化为羟基官能团，GPI和MVD实验证实这类化合物保留了激动作用的同时，活性也下降了，并对心血管方面产生了影响。但是在另一项研究中发现C末端具有羟基官能团的EM-2类似物对μ受体的亲和力增强。Fujita等合成了一系列EM-2的类似物H-Tyr-Pro-Phe-NH-X,其中X为苯乙基、苄基、苯基、萘基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、叔丁基、环己基和金刚烷基。含有1-萘基、5-喹啉基、环己基和2-金刚烷基的类似物对μ受体亲和力最高。当同时用Dmt取代Tyr时，进一步增强了一些类似物的亲和力，同时这种具有双官能团的配体是作为μ受体/σ受体激动剂或者σ受体拮抗剂发挥作用的。在C末端用荧光基团6-N，N-二甲氨基-2,3-萘二甲酰亚胺（6DMN）取代时，μ受体亲和力和选择性均消失。C末端增加Gly延长肽链时，活性和有效性均降低。Yu等合成了一系列C末端为-NH-benzyl的内吗啡肽类似物，只有H-Tyr-Pro-Trp/Phe-D-Ala-Bzl和H-Tyr-Pro-Trp/Phe-D-Val-Bzl有显著的药理活性，而Ala4-Bzl和Gly4-Bzl类似物的活性和选择性均降低，说明空间构象的重要性13。另外，EM-2的C末端酰胺用-NHNH2、-NHCH3、-N（CH3)2、-OCH3、-OCH2CH3、-OC(CH3)3和-CH2OH等官能基团取代得到的类似物，与μ受体的结合特点有所不同，但是在GPI/MVD试验中都显得很弱的活性。当用极性或者小极性的基团如-NHNH2、-OCH3或-CH2OH取代C末端酰胺时，在保持μ受体选择性的同时也具有高活性；而当具有大的亲脂基团如-OCH2C