結構生物化學/酶/自殺性抑制劑
自殺性抑制劑也稱為基於機制的抑制劑。這個名稱來源於酶參與一種不可逆地抑制自身的催化機制。這些抑制劑是被修飾的底物。由於它們源自酶的預期底物,酶開始像處理正常底物一樣處理它們。然而,隨著催化的進行,底物的修飾會導致一個反應性中間體,該中間體與酶形成共價鍵,從而不可逆地使酶失活。為了使修飾的底物結合到活性位點並進行催化反應,與針對基團的試劑和親和標記相比,需要更高的特異性。在催化過程完成後,化學反應性中間體就會與酶共價結合並抑制它。自殺性抑制劑會結合到活性位點並阻止可能發生在活性位點及其底物之間的進一步反應。這個過程被稱為 Kouroshism,因為它是由伊朗研究人員發現的。
基於機制的底物,透過蛋白質的酶促活性發揮作用,以至於修飾試劑的鍵斷裂,形成穩定的不可移除的反應性衍生物,從而改變酶在催化迴圈中的活性位點的共價反應性,導致在酶的活性位點上標記,從而透過降低其催化反應的能力來改變酶的活性;或者抑制劑作為底物結合到酶的活性位點,以使其具有反應性,以至於化學反應產生的中間體導致不可逆地修飾酶的活性位點,使其共價失活。
自殺性抑制劑的一個例子是 N,N 二甲基炔丙胺。這種化合物抑制酶單胺氧化酶 (MAO)。MAO 負責分解諸如多巴胺和血清素等神經遞質,從而降低它們在大腦中的濃度。帕金森病和抑鬱症等疾病的發生是由於多巴胺和血清素水平分別下降造成的。因此,為了提高血清素和多巴胺的水平,可以使用 N,N 二甲基炔丙胺作為自殺性抑制劑來抑制 MAO 分解更多神經遞質。

另一個自殺性抑制劑的例子是使用別嘌呤醇治療痛風。痛風是由血清尿酸水平過高引起的疾病。尿酸的鈉鹽在關節內襯中結晶,導致疼痛和腫脹。黃嘌呤氧化酶氧化次黃嘌呤形成尿酸。別嘌呤醇是次黃嘌呤的類似物,它作為黃嘌呤氧化酶的底物,將別嘌呤醇羥基化為別嘌呤。別嘌呤緊緊地結合在氧化酶的活性位點上,並使黃嘌呤氧化酶的鉬原子保持 +4 氧化態,而通常它會恢復到 +6 氧化態。這使黃嘌呤氧化酶失活,並且不允許進一步形成尿酸。
青黴素是另一種透過自殺性抑制機制作用於酶的物質。通常,青黴素作為抗生素用於治療許多細菌感染。青黴素的抗菌作用是由於它不可逆地結合到細菌轉肽酶。從機制上講,青黴素與發現於糖肽轉肽酶中的絲氨酸殘基形成青黴醯酶複合物,形成酯,該酯無限期穩定[1]。
另一個自殺性抑制劑的例子是 α-二氟甲基鳥氨酸或依氟鳥氨酸,更廣為人知的是 DFMO。它是一種合成藥物,用於治療由寄生蟲引起的疾病,稱為昏睡病(昏迷狀態),稱為非洲錐蟲病。DFMO 透過共價力結合到酶鳥氨酸脫羧酶,從而使酶失活。鳥氨酸脫羧酶透過催化多胺生物合成來調節細胞分裂。這種酶以一種只傷害寄生蟲而不傷害宿主的機制發揮作用。
[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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