幾丁質(zhì)酶抑制化合物研究進(jìn)展幾丁質(zhì)酶抑制化合物研究進(jìn)展(1)

1、    幾丁質(zhì)酶抑制化合物研究進(jìn)展幾丁質(zhì)酶抑制化合物研究進(jìn)展(1)    】 幾丁質(zhì)酶抑制化合物作為一種可開發(fā)成具有新型作用靶標(biāo)的生物農(nóng)藥早已引起國(guó)內(nèi)外生物學(xué)家地廣泛關(guān)注。近年發(fā)現(xiàn)幾丁質(zhì)酶抑制劑allosamidin對(duì)哮喘病具有一定療效，為幾丁質(zhì)酶抑制化合物在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了一定的基礎(chǔ)。本文就幾丁質(zhì)酶抑制化合物的種類、抑制機(jī)制，幾丁質(zhì)酶抑制化合物活性測(cè)定方法以及相關(guān)研究領(lǐng)域的發(fā)展前景等做一綜述。 【關(guān)鍵詞】 幾丁質(zhì)酶 抑制化合物 抑制機(jī)制    Advances in c

2、hitinase inhibitors    ABSTRACT As a kind of novel pesticides, chitinase inhibitors have attracted many biologists interest. It was discovered that chitinase inhibitor, allosamidin, had certain therapeutic efficacy to asthma, which laid a foundation for chitnase inhibitor applica

3、tion in medical domain. This paper introduces several chitinase inhibitors and their repression mechanism, activity determination methods and looks forward to the development of the related research territory.    KEY WORDS Chitinase; Inhibitor; Repression mechanism1 幾丁質(zhì)酶抑制化合物研究概況

4、    幾丁質(zhì)是N乙酰氨基葡萄糖以1，4鍵連接起來(lái)的生物多聚物，是真菌細(xì)胞壁、細(xì)胞隔膜、昆蟲外骨骼的主組成成分1。與幾丁質(zhì)代謝相關(guān)的酶主有幾丁質(zhì)合成酶和幾丁質(zhì)酶兩類，幾丁質(zhì)合成酶負(fù)責(zé)幾丁質(zhì)的合成，幾丁質(zhì)酶負(fù)責(zé)幾丁質(zhì)的降解。昆蟲蛻皮過(guò)程中需幾丁質(zhì)酶部分降解外骨骼中的幾丁質(zhì)以完成其變態(tài)發(fā)育過(guò)程2；真菌出芽生殖過(guò)程中也需幾丁質(zhì)酶降解子母細(xì)胞之間的隔以完成其生殖過(guò)程3。由于幾丁質(zhì)酶在含幾丁質(zhì)生物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮著不可缺少的重作用，因此以幾丁質(zhì)酶作為靶目標(biāo)的新型生物殺蟲、抗真菌劑(幾丁質(zhì)酶抑制劑)的開發(fā)成為關(guān)注的新熱點(diǎn)。因?yàn)檫@類物質(zhì)可以通過(guò)抑制幾丁質(zhì)酶的活性，

5、阻止昆蟲幼蟲和蛹蛻皮以及真菌子母細(xì)胞的分離而起到殺蟲和抗真菌作用。同時(shí)由于哺乳動(dòng)物機(jī)體的生命代謝不需幾丁質(zhì)代謝系統(tǒng)4，故以幾丁質(zhì)酶作為靶目標(biāo)的新型生物農(nóng)藥具有對(duì)人、畜無(wú)害的優(yōu)點(diǎn)。    迄今為止，幾丁質(zhì)酶抑制化合物的相關(guān)研究大致經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：第一階段是從微生物代謝產(chǎn)物中篩選作為昆蟲生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和抗真菌劑的幾丁質(zhì)酶抑制化合物，并就其對(duì)昆蟲和真菌生命活動(dòng)產(chǎn)生的影響進(jìn)行了深入研究，這個(gè)階段以allosamidin2的發(fā)現(xiàn)和對(duì)其生物合成機(jī)制的探討46為標(biāo)志；第二階段是對(duì)幾丁質(zhì)酶抑制劑與幾丁質(zhì)酶之間相互作用進(jìn)行的結(jié)構(gòu)學(xué)研究，這為人工設(shè)計(jì)幾丁質(zhì)酶抑制劑奠定了堅(jiān)實(shí)

6、的基礎(chǔ)，這個(gè)階段對(duì)CI47、argadin、argifin8與幾丁質(zhì)酶相互作用方式和空間結(jié)構(gòu)的闡明為標(biāo)志；目前，該領(lǐng)域的研究已經(jīng)從篩選新的幾丁質(zhì)酶抑制劑發(fā)展到建立新的篩選模型和發(fā)現(xiàn)已知幾丁質(zhì)酶抑制劑的新功能。Zhu等9最近研究發(fā)現(xiàn)幾丁質(zhì)酶抑制化合物allosamidin對(duì)由IL13介導(dǎo)的Th2炎癥反應(yīng)引起的哮喘病具有明顯療效標(biāo)志著第三個(gè)階段的到來(lái)。    2 幾丁質(zhì)酶抑制化合物的檢測(cè)方法    檢測(cè)幾丁質(zhì)酶抑制化合物的方法主有平板透明圈法10和化學(xué)方法兩種，它們的基本原理都是以緩沖液或蒸餾水作為對(duì)照，檢測(cè)目的物是否

7、能夠抑制幾丁質(zhì)酶的活性。    平板透明圈法是在膠體幾丁質(zhì)平板上打孔，然后將等量的幾丁質(zhì)酶分別與蒸餾水(或緩沖液)以及待檢測(cè)物質(zhì)水溶液混合，將混合液吸入孔中，觀察幾丁質(zhì)被分解的情況。由于幾丁質(zhì)酶能夠水解平板基質(zhì)中的膠體幾丁質(zhì)而產(chǎn)生透明圈，若存在幾丁質(zhì)酶抑制化合物，與對(duì)照相比透明圈可變小，甚至不產(chǎn)生透明圈。此法直觀、簡(jiǎn)便，可用于幾丁質(zhì)酶抑制化合物的初篩。    化學(xué)方法是基于幾丁質(zhì)酶將幾丁質(zhì)降解后，生成單體或寡聚體的還原性末段能與特定的顯色劑發(fā)生顯色反應(yīng)，通過(guò)測(cè)定吸光值的變化計(jì)算出幾丁質(zhì)酶的活性。若存在幾丁質(zhì)酶抑制化

8、合物，吸光值與對(duì)照相比有顯著降低。此法能定量地分析幾丁質(zhì)酶被抑制的狀況。常用的化學(xué)檢測(cè)方法有鐵氰化鉀法11、3，5二硝基水楊酸法12等。    3 一些主的幾丁質(zhì)酶抑制化合物及其抑制機(jī)制    3.1 糖類幾丁質(zhì)酶抑制化合物    (1)Allosamidin Allosamidin是Sakuda等在篩選新的昆蟲生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑過(guò)程中，從鏈霉菌No.1713次生代謝產(chǎn)物中分離出的幾丁質(zhì)酶抑制化合物1，是由2分子N乙?；鵇氨基阿洛糖和1分子氨基環(huán)戊醇衍生物構(gòu)成的擬三糖化合物13(圖1

9、)，能以競(jìng)爭(zhēng)性抑制的方式抑制幾丁質(zhì)酶活性。Allosamidin對(duì)家蠶幾丁質(zhì)酶14、真菌A.chrysogenum幾丁質(zhì)酶15均具有較強(qiáng) 的抑制活性，對(duì)Streptomycin griseus、Serratia marcescens13及Candida albicans16幾丁質(zhì)酶的抑制作用均較微弱?；铙w實(shí)驗(yàn)表明allosamidin能夠阻止家蠶和黏蟲的蛻皮，導(dǎo)致其死亡14，同時(shí)還能抑制真菌A.chrysogenum的裂殖15。Allosamidin是一種廣譜的幾丁質(zhì)酶抑制化合物，對(duì)多種不同來(lái)源的幾丁質(zhì)酶都具有一定的抑制活性，但由于allosamidin人工合成難度較大，大量生產(chǎn)成本很高，制約

10、了它在生產(chǎn)上的廣泛    圖1    Allosamidin (R=CH3)和DMA(R=H)結(jié)構(gòu)應(yīng)用，這刺激了人們繼續(xù)篩選更經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的幾丁質(zhì)酶抑制化合物。    (2)Allosamidin的衍生物 在對(duì)allosamidin進(jìn)行深入研究的同時(shí)，有人又在allosamidin產(chǎn)生菌的菌絲體中篩選到了對(duì)酵母幾丁質(zhì)酶具有強(qiáng)烈抑制作用的化合物demethylallosamidin(DMA)，它能強(qiáng)烈地抑制酵母幾丁質(zhì)酶的活性，影響酵母細(xì)胞的分裂3。對(duì)產(chǎn)生菌代謝途徑進(jìn)行深入研究時(shí)發(fā)

11、現(xiàn)DMA是allosamidin生物合成中間體5。它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上的差別主在于R基團(tuán)的不同，allosamidin的R基團(tuán)為CH3，DMA的R為H原子3(圖1)。DMA對(duì)酵母幾丁質(zhì)酶的抑制活性比allosamidin強(qiáng)，但它們對(duì)昆蟲幾丁質(zhì)酶幾乎具有相同的抑制活性17。    1991年Nishimoto等用白念珠菌幾丁質(zhì)酶作為靶標(biāo)來(lái)篩選幾丁質(zhì)酶抑制劑時(shí)，在鏈霉菌SA684菌株的菌絲提取物中又篩選到另外兩種allosamidin的衍生物：glucoallosalosamidin A、B18，它們對(duì)多種來(lái)源的幾丁質(zhì)酶同樣具有抑制活性。這對(duì)設(shè)計(jì)新型結(jié)構(gòu)的幾丁質(zhì)酶抑

12、制化合物提供了重的參考。            【摘】幾丁質(zhì)酶抑制化合物作為一種可開發(fā)成具有新型作用靶標(biāo)的生物農(nóng)藥早已引起國(guó)內(nèi)外生物學(xué)家地廣泛關(guān)注。         本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請(qǐng)不用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負(fù)，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系我們。    

13、(1)CI4 CI4是Izumida等在海洋假單胞菌IZ208中分離出的一種由精氨酸和脯氨酸構(gòu)成的環(huán)二肽幾丁質(zhì)酶抑制化合物19(圖2)。CI4能夠抑制酵母子母細(xì)胞的分離，并能阻止人類病原真菌白念珠菌向能夠侵染人的形式的轉(zhuǎn)變20。與allosamidin相比，CI4對(duì)多數(shù)幾丁質(zhì)酶抑制作用較低，但由于CI4與幾丁質(zhì)酶相互作用的化學(xué)結(jié)構(gòu)比較容易弄清楚，所以CI4是進(jìn)一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化的非常有用的支架結(jié)構(gòu)7。    (2)Argifin和argadin Argifin是Omura等從真菌Gliocladium sp.FTD0688的培養(yǎng)液中分離出的幾丁質(zhì)酶抑制化合物，

14、Nomega(Nmethylcarbamoyl)LarginylNmethylLphenyalanylLaspartylLaspartylDalanyl構(gòu)成的環(huán)五肽的幾丁質(zhì)酶抑制化合物21(圖3)。Argifin是首先從真菌的代謝產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)的幾丁質(zhì)酶抑制化合物，并以依賴劑量的方式抑制幾丁質(zhì)酶的活性，它能通過(guò)抑制蟑螂幾丁質(zhì)酶活性阻止蟑螂蛻皮21， 對(duì)幾丁質(zhì)酶的抑制活性比allosamidin    圖2    CI4結(jié)構(gòu)弱，但作為一種在結(jié)構(gòu)上與糖類化合物完全不同的幾丁質(zhì)酶抑制化合物，argifin對(duì)抑制機(jī)制的深入研究

15、具有非常重的價(jià)值。    Argadin是Arai等在真菌Clonostachys sp. FO7314菌株的代謝產(chǎn)物中分離到的一種新型幾丁質(zhì)酶抑制化合物22。Argadin的結(jié)構(gòu)與Argifin非常相似，為NomegaacetylLarginylDprolylhomoserylhistidylL2aminoadipyl構(gòu)成的環(huán)五肽化合物(圖4)。Argadin也能通過(guò)抑制蟑螂幾丁質(zhì)酶活性，阻止其幼蟲蛻皮21。結(jié)構(gòu)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)argadin與argifin均與幾丁質(zhì)酶Asp142和Glu144相互作用，這兩個(gè)氨基酸是18家族幾丁質(zhì)酶催化活性中心非常保守的氨

16、基酸序列。Argadin與酶活性中心的結(jié)合比argifin更加緊密，形成的復(fù)合物的構(gòu)象也更為穩(wěn)定，所以argadin對(duì)幾丁質(zhì)酶抑制活性比argifin更強(qiáng)，甚至比allosamidin具有更強(qiáng)的幾丁質(zhì)酶抑制活性8。        3.3 其它幾丁質(zhì)酶抑制化合物    在對(duì)allosamidin深入研究的同時(shí)，Nitoda在真菌中發(fā)現(xiàn)了一種水溶性大分子幾丁質(zhì)酶抑制化合物23；Tabudravu等在海綿中篩選出了psammaplin A24；Gustav baajeKolstad

17、等人工設(shè)計(jì)合成了幾丁質(zhì)酶抑制化合物HM508，并對(duì)其與18家族幾丁質(zhì)酶相互作用的晶體結(jié)構(gòu)做了深入研究25。目前已篩選出近十種不同來(lái)源的幾丁質(zhì)酶抑制化合物，同時(shí)，研究人員對(duì)它們?cè)谏a(chǎn)和生活中的應(yīng)用也進(jìn)行了積極的探索。    4 幾丁質(zhì)酶抑制化合物的應(yīng)用前景    幾丁質(zhì)酶抑制化合物的研究始于日本，之后美、英等國(guó)的研究者也對(duì)幾丁質(zhì)酶抑制化合物的作用機(jī)制做了很多積極的探索，在我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的研究尚處于起步階段。由于幾丁質(zhì)酶在含幾丁質(zhì)生物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)揮著不可缺少的重作用，因此幾丁質(zhì)酶抑制化合物作為新型生物殺蟲、抗真菌劑

18、具有較大的開發(fā)前景。最近的研究發(fā)現(xiàn)allosamidin對(duì)由IL13介導(dǎo)的Th2炎癥反應(yīng)引起的哮喘病具有明顯的治療作用，同時(shí)對(duì)其信號(hào)傳導(dǎo)途徑做了初步探索1。該研究將幾丁質(zhì)酶抑制化合物的研究推到了一個(gè)嶄新的階段，為幾丁質(zhì)酶抑制化合物在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用打開了大門。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對(duì)某些生命過(guò)程的逐步揭示，并對(duì)其涉及的關(guān)鍵酶、受體、轉(zhuǎn)錄因子、趨化因子及信號(hào)傳導(dǎo)途徑的深入研究，幾丁質(zhì)酶抑制化合物必將在更廣泛的領(lǐng)域發(fā)揮作用，為人類做出更大的貢獻(xiàn)?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1 Merzendofer H, Zimoch L. Chitin metabolism in insects: structure

19、, function and regulation of chitin synthases and chitinasesJ. J Exp Biol,2003,206:43932 Sakuda S, Isogai A, Matsumoto S, et al. Search for microbial insect growth regulators. II. Allosamidin, a novel insect chitinase inhibitor J. J Antibiot,1987,40:2963 Sakuda S, Nishimoto Y, Ohi M, et al. Effects

20、of demethyallosamidin, a potent yeast chitinase inhibitor, on the cell division of yeast J. Agr Biol Chem,1990,54(5):13334 周澤揚(yáng)，作田壯平，山田靖宙，等. 幾丁質(zhì)酶抑制物allosamidin中所含天然N乙?；鵇氨基阿洛糖的生成機(jī)制探討J. 中國(guó)抗生素雜志，1996，21(4)：2985 Zhou Z Y, Sakuda S, Kinoshita M, et al. Biosynthetic studies of allosamidin. 2. Isolation of

21、didemethylallosamidin, and conversion experiments of 14Clabeled demethylallosamidin, didemethylallosamidin and their related compounds J. J Antibiot,1993,46(10):15826 Zhou Z Y, Sakuda S, Yamada Y. Biosynthetic studies on the chitinase inhibitor, allosamidin. Origin of the carbon and nitrogen atoms J

22、. J Chem Soc Perkin Tran 1,1992,13:16497 Houston D R, Eggleston I, Synstad B, et al. The cyclic dipeptide CI4 cyclo(LArgDPro) inhibits family 18 chitinases by structural mimicry of a reaction intermediate J. Biochem J,2002,368:238 Houston D R, Shiomi K, Arai N, et al. Highresolution structures of a

23、chitinase complexed with natural product cyclopentapeptide inhibitors: Mimicry of carbohydrate substrate J. PNAS,2002,99(14):91279 Zhu Z Y, Zheng T, Homer R J, et al. Acidic mammalian chitinase in asthmatic Th2 inflammation and IL13 pathway activation J. Science,2004,304:167810 謝潔，周澤揚(yáng)，張新軍，等. 幾丁質(zhì)酶抑制化

24、合物產(chǎn)生菌篩選初探J. 中國(guó)抗生素雜志，2006，31(1)：4411 Imoto T, Yagishita K. A simple activity measurement of lysozyme J. Agr Biol Chem,1971,35:115412 唐亞雄，趙建，丁詩(shī)華，等. 產(chǎn)氣腸桿菌幾丁質(zhì)酶的分離純化及性質(zhì)研究J. 2001，41(1)：8213 Sakuda S, Isogal A, Makita T, et al. Structure of allosamidins, novel chitinase inhibitor, produced by actinomycetes

25、 J. Agr Biol Chem,1987,51(12):325114 Koga D, Isogal A, Sakuda S, et al. Specific inhibition of Bombyx mori chitinase by allosamidin J. Agr Biol Chem,1987,51(2):471            【摘】幾丁質(zhì)酶抑制化合物作為一種可開發(fā)成具有新型作用靶標(biāo)的生物農(nóng)藥早已引起國(guó)內(nèi)外生物學(xué)家地廣泛關(guān)注。  

26、60;      本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡(luò)上收集整理餅投稿至本站的，論文版權(quán)屬原作者，請(qǐng)不用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學(xué)習(xí)之用，否者后果自負(fù)，如果此文侵犯您的合法權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系我們。15 Sandor E, Pusztahelyi T, Laraffa L, et al. Allosamidin inhibits the fragmentation of Acremonium chrysogenum but does not influence the cephalosporinC production of the fu

27、ngus J. FEMS Microbiol Lett,1998,164:23116 Keith idchinson, Valeriekeer, Christopher A, H et al. Chitinase activity from Candida albicans and its inhibition by allosamidin J. J Gen Microbiol,1989,135:141717 Spindler K D, SpindlerBarth M, Sakuda S. Inhibition of chitinase activity from various specie

28、s by allosamidin, demethylallosamidin and didemethylallosamidin J. Arch Insect Biochem Physiol,1997,36:22318 Nishimoto Y, Sakuda S, Takayama S, et al. Isolation and characterization of new allosamidins J. J Antitiot,1991,44(7):71619 Izumida H, Imamura N, Hiroshi sano. A novel chitinase inhibitor from a marine bacterium, Pseudomonase sp. J J Antibiot,1996,49(1):7620 Takadera T, Nomoto A, Izumida H, et al. The effect of chitinase inhibitors, cyclo (ArgPro) against cell separation of Saccharomyces cerevisiae and the morphological change o