药物设计学ppt课件-以核酸为靶点的药物设计

以核酸为靶点以核酸为靶点l反义核酸技术核酶设计小分子与核酸相互作用反义核酸技术核酶设计小分子与核酸相互作用l基于DNA或信使RNA(mRNA)的结构，设计寡核苷酸是药物分子设计的一种方法。lDNA双螺旋的互补性结合是通过核酸A与T、G与C之间的氢键所维持。以核酸为靶点反义核酸技术核酶设计小分子与核酸相互作用药物设计学ppt课件-以核酸为靶点的药物设计uu精心设计一段寡核苷酸与正义链互补，一般由精心设计一段寡核苷酸与正义链互补，一般由精心设计一段寡核苷酸与正义链互补，一般由精心设计一段寡核苷酸与正义链互补，一般由7 7 7 7到到到到30303030个核个核个核个核苷酸组成，苷酸组成，苷酸组成，苷酸组成，将会阻断基因转录；或将含有反义序列的载体将会阻断基因转录；或将含有反义序列的载体将会阻断基因转录；或将含有反义序列的载体将会阻断基因转录；或将含有反义序列的载体导入细胞内，干扰特定基因表达。利用这一原理可以在基导入细胞内，干扰特定基因表达。利用这一原理可以在基导入细胞内，干扰特定基因表达。利用这一原理可以在基导入细胞内，干扰特定基因表达。利用这一原理可以在基因位点、前体因位点、前体因位点、前体因位点、前体mRNAmRNAmRNAmRNA、mRNAmRNAmRNAmRNA及蛋白水平，通过干扰特定基及蛋白水平，通过干扰特定基及蛋白水平，通过干扰特定基及蛋白水平，通过干扰特定基因功能限制细胞增殖、分化和凋亡因功能限制细胞增殖、分化和凋亡因功能限制细胞增殖、分化和凋亡因功能限制细胞增殖、分化和凋亡u Science Science 杂志杂志19981998年年7 7月报道了第一个通过月报道了第一个通过FDAFDA咨询委员咨询委员会的反义药物即用于治疗会的反义药物即用于治疗AIDSAIDS病人巨细胞病毒感染的视网病人巨细胞病毒感染的视网膜炎的膜炎的fomivirsen fomivirsen（或称（或称Vitravene)Vitravene)，它虽需要直接注，它虽需要直接注射入眼内，但有超过其它一些抗病毒药物的优点：作用靶射入眼内，但有超过其它一些抗病毒药物的优点：作用靶点限局，仅造成轻微的不良反应，如眼内压升高和炎症，点限局，仅造成轻微的不良反应，如眼内压升高和炎症，这些不良反应一般是短暂的，并可通过局部使用甾体激素这些不良反应一般是短暂的，并可通过局部使用甾体激素得到缓解。得到缓解。FomivirsenFomivirsen的上市可以说是开发反义药物的一的上市可以说是开发反义药物的一个里程碑。个里程碑。精心设计一段寡核苷酸与正义链互补，一般由7到30个核苷酸组成DNA的两个重要的功能的两个重要的功能DNAmRNA细胞分裂蛋白质DNA复制复制转录转录翻译翻译DNA的两个重要的功能DNAmRNA细胞分裂蛋白质DNA复制反义寡核苷酸与反义寡核苷酸与mRNA结合的模式图结合的模式图AGATCCATCTAGGT反义寡核苷酸与mRNA结合的模式图AGATCCATCTAGG反义寡核苷酸反义寡核苷酸l反义寡核苷酸指基于DNA或mRNA的结构，根据核酸之间碱基互补原理，设计能与DNA或者mRNA发生特异性结合的互补链，分别阻断核酸的转录和翻译功能，从而阻断与病理过程有关的核酸或蛋白质（酶或受体）的生物合成。l许多疾病的原因是基因组的缺陷或在基因转录或翻译过程中的失常，迄今为止研究的比较清楚的是癌症和病毒性疾病。反义寡核苷酸反义寡核苷酸指基于DNA或mRNA的结构，根据核反义寡核苷酸作为药物应满足条件反义寡核苷酸作为药物应满足条件l容易合成并可大量制备；l在体内稳定，能够耐受核酸酶对它的磷酸二酯键的水解；l能够进入并停留在靶组织处；l能够穿越细胞膜；l能够与靶细胞内核酸发生作用，但不与其它生物大分子反应。反义寡核苷酸作为药物应满足条件容易合成并可大量制备；反义核苷酸分子结构的要求反义核苷酸分子结构的要求l反义寡核苷酸要有一定的长度，链长一般1520碱基。增加核苷酸数会通过选择性，因而降低毒副作用，但超过25个碱基的寡核苷酸难以透过细胞膜，不宜作为反义寡核苷酸。l由于寡核苷酸的磷酸二酯键很容易被核酸酶水解，可把反义寡核苷酸制成核苷酸模拟物，包括改变磷酸二酯、脱氧核糖、碱基和末端的结合物。反义核苷酸分子结构的要求反义寡核苷酸要有一定的长度，链长一般设计反反义寡核苷酸的修寡核苷酸的修饰位点位点设计反义寡核苷酸的修饰位点硫代寡核苷酸硫代寡核苷酸l5GCCCAAGCTGGCATCCGCA-3 10 20 抗炎药l5TTGCTTCCATCTTCCTCGTC-3 10 20 抗艾滋病药阿福韦生硫代寡核苷酸5GCCCAAGCTGGCATCCGCA-3反义基因治疗 DNA DNA RNA RNA 反义RNA 阻断表达 uu利用人工合成的反义利用人工合成的反义利用人工合成的反义利用人工合成的反义RNARNA或或或或DNADNA导入靶细胞，控制细胞导入靶细胞，控制细胞导入靶细胞，控制细胞导入靶细胞，控制细胞的中间阶段使编码蛋白的基因不能转录为的中间阶段使编码蛋白的基因不能转录为的中间阶段使编码蛋白的基因不能转录为的中间阶段使编码蛋白的基因不能转录为mRNA mRNA 或阻断或阻断或阻断或阻断翻译相应蛋白翻译相应蛋白翻译相应蛋白翻译相应蛋白反义基因治疗 DNA uu抗病毒：抗病毒：抗病毒：抗病毒：uu将特定的病毒基因反向插入到表达性载体中，以构建反义将特定的病毒基因反向插入到表达性载体中，以构建反义将特定的病毒基因反向插入到表达性载体中，以构建反义将特定的病毒基因反向插入到表达性载体中，以构建反义RNARNA表达载体表达载体表达载体表达载体uu再将重组体导入真核细胞再将重组体导入真核细胞再将重组体导入真核细胞再将重组体导入真核细胞(病毒宿主细胞病毒宿主细胞病毒宿主细胞病毒宿主细胞)中表达特异性反义中表达特异性反义中表达特异性反义中表达特异性反义RNARNAuu从而抑制特异有害基因的表达或抑制病毒复制（疱疹病毒、从而抑制特异有害基因的表达或抑制病毒复制（疱疹病毒、从而抑制特异有害基因的表达或抑制病毒复制（疱疹病毒、从而抑制特异有害基因的表达或抑制病毒复制（疱疹病毒、流感病毒、人类免疫缺陷病毒）流感病毒、人类免疫缺陷病毒）流感病毒、人类免疫缺陷病毒）流感病毒、人类免疫缺陷病毒）uu抗肿瘤：抗肿瘤：抗肿瘤：抗肿瘤：uu设计出针对肿瘤细胞的癌基因、突变基因、非正常表达基因设计出针对肿瘤细胞的癌基因、突变基因、非正常表达基因设计出针对肿瘤细胞的癌基因、突变基因、非正常表达基因设计出针对肿瘤细胞的癌基因、突变基因、非正常表达基因及某些肿瘤相关病毒的癌基因反义及某些肿瘤相关病毒的癌基因反义及某些肿瘤相关病毒的癌基因反义及某些肿瘤相关病毒的癌基因反义RNARNAuu以阻断这些有害基因的表达，达到治疗肿瘤的目的以阻断这些有害基因的表达，达到治疗肿瘤的目的以阻断这些有害基因的表达，达到治疗肿瘤的目的以阻断这些有害基因的表达，达到治疗肿瘤的目的抗病毒：第一个反义药物福米韦生FomivirsenFomivirsenFomivirsenFomivirsen（ISIS2922ISIS2922ISIS2922ISIS2922）是）是）是）是FDAFDAFDAFDA批准上市的第批准上市的第批准上市的第批准上市的第1 1 1 1个个个个反义药物反义药物反义药物反义药物商品名商品名商品名商品名VitraveneVitraveneVitraveneVitravene美国美国美国美国ISIS PharmaISIS PharmaISIS PharmaISIS Pharma公司研制公司研制公司研制公司研制瑞士瑞士瑞士瑞士Ciba Vision OphthalmicsCiba Vision OphthalmicsCiba Vision OphthalmicsCiba Vision Ophthalmics公司申请公司申请公司申请公司申请1998199819981998年年年年8 8 8 8月在美国首次上市月在美国首次上市月在美国首次上市月在美国首次上市核苷酸序列为核苷酸序列为核苷酸序列为核苷酸序列为5-GCGTTTGCTCTTCTTCTTGCG-35-GCGTTTGCTCTTCTTCTTGCG-35-GCGTTTGCTCTTCTTCTTGCG-35-GCGTTTGCTCTTCTTCTTGCG-3硫代磷酸化修饰硫代磷酸化修饰硫代磷酸化修饰硫代磷酸化修饰主要用于治疗艾滋病主要用于治疗艾滋病主要用于治疗艾滋病主要用于治疗艾滋病(AIDS)(AIDS)(AIDS)(AIDS)病人病人病人病人并发的巨细胞病并发的巨细胞病并发的巨细胞病并发的巨细胞病毒毒毒毒(CMV)(CMV)性视网膜炎性视网膜炎性视网膜炎性视网膜炎第一个反义药物福米韦生Fomivirsen（ISIS29uu核酶核酶(Ribozyme)一种具有核酸内切酶活性的一种具有核酸内切酶活性的RNA分子分子，可特异性地切割靶，可特异性地切割靶RNA序列，具有解离序列，具有解离后重复切割相同靶分子的能力后重复切割相同靶分子的能力核酶(Ribozyme)肝炎病毒（HDV）核酶uu目前唯一一种哺乳动物细胞内具有天然核酶活性的动物病毒目前唯一一种哺乳动物细胞内具有天然核酶活性的动物病毒目前唯一一种哺乳动物细胞内具有天然核酶活性的动物病毒目前唯一一种哺乳动物细胞内具有天然核酶活性的动物病毒uu来源于肝炎病毒的反义来源于肝炎病毒的反义来源于肝炎病毒的反义来源于肝炎病毒的反义RNARNA和基因组和基因组和基因组和基因组RNARNA，为单股环状负链，为单股环状负链，为单股环状负链，为单股环状负链RNARNA病毒病毒病毒病毒uu结构特点：有结构特点：有结构特点：有结构特点：有3 3个由碱基配对形成的茎，剪切时需要二价阳离子个由碱基配对形成的茎，剪切时需要二价阳离子个由碱基配对形成的茎，剪切时需要二价阳离子个由碱基配对形成的茎，剪切时需要二价阳离子参与，结果产生参与，结果产生参与，结果产生参与，结果产生5-OH5-OH和和和和 2,3-2,3-环磷酸环磷酸环磷酸环磷酸肝炎病毒（HDV）核酶目前唯一一种哺乳动物细胞内具有天然核酶剪切部位剪切部位剪切部位剪切部位剪切部位剪切部位剪切部位剪切部位自体剪切型核酶-斧头结构uu三个碱基对的茎三个碱基对的茎三个碱基对的茎三个碱基对的茎uu需要二价阳离子需要二价阳离子需要二价阳离子需要二价阳离子uu产生产生产生产生5-OH5-OH和和和和 2,3-2,3-环环环环磷酸磷酸磷酸磷酸剪切部位剪切部位自体剪切型核酶-斧头结构三个碱基对的茎链孢霉线粒体（VS）核酶uuVSVS核酶球状，由核酶球状，由核酶球状，由核酶球状，由5 5个螺旋结构组成，这些螺旋结构通过两个连个螺旋结构组成，这些螺旋结构通过两个连个螺旋结构组成，这些螺旋结构通过两个连个螺旋结构组成，这些螺旋结构通过两个连接域连接起来，连接域对于催化反应很重要接域连接起来，连接域对于催化反应很重要接域连接起来，连接域对于催化反应很重要接域连接起来，连接域对于催化反应很重要链孢霉线粒体（VS）核酶VS核酶球状，由5个螺旋结构组成，这异体剪切型核酶RNase PuuRNase PRNase P是内切核酸酶，是核糖核蛋白体复合物，能剪切所有是内切核酸酶，是核糖核蛋白体复合物，能剪切所有是内切核酸酶，是核糖核蛋白体复合物，能剪切所有是内切核酸酶，是核糖核蛋白体复合物，能剪切所有tRNAtRNA前体的前体的前体的前体的55端，除去多余的序列，形成端，除去多余的序列，形成端，除去多余的序列，形成端，除去多余的序列，形成3-OH3-OH 和和和和 5-5-磷酸末端磷酸末端磷酸末端磷酸末端uuRNase PRNase P由由由由M1 RNAM1 RNA和和和和蛋白质亚基蛋白质亚基蛋白质亚基蛋白质亚基组成组成组成组成uu体外：体外：体外：体外：M1 RNAM1 RNA具催化作用，蛋白质作为辅助因子具催化作用，蛋白质作为辅助因子具催化作用，蛋白质作为辅助因子具催化作用，蛋白质作为辅助因子 uu体内：体内：体内：体内：M1 RNAM1 RNA和蛋白质对酶活性都是必需的和蛋白质对酶活性都是必需的和蛋白质对酶活性都是必需的和蛋白质对酶活性都是必需的uuRNase PRNase P可剪切前体可剪切前体可剪切前体可剪切前体55端端端端41nt,541nt,5端成熟端成熟端成熟端成熟uu不同不同不同不同tRNAtRNA的的的的 5 5 端没有顺序共同性，剪切的准确性与剪切端没有顺序共同性，剪切的准确性与剪切端没有顺序共同性，剪切的准确性与剪切端没有顺序共同性，剪切的准确性与剪切部位周围的核苷酸顺序无关，表明在部位周围的核苷酸顺序无关，表明在部位周围的核苷酸顺序无关，表明在部位周围的核苷酸顺序无关，表明在RNase PRNase P的组分内的组分内的组分内的组分内没有引导序列，没有引导序列，没有引导序列，没有引导序列，RNase PRNase P所识别的是底物的高级结构所识别的是底物的高级结构所识别的是底物的高级结构所识别的是底物的高级结构异体剪切型核酶RNase PRNase P是内切核酸酶，是药物设计学ppt课件-以核酸为靶点的药物设计药物设计学ppt课件-以核酸为靶点的药物设计药物设计学ppt课件-以核酸为靶点的药物设计