共价结合药物知多少（一）

十九世纪七十年代，研究发现溴苯和扑热息痛在人体内能够代谢成为高活性中间体通过共价键的方式结合到肝脏蛋白中引起肝损伤后，科研人员一直对可能与体内生物大分子形成共价反应的包含高活性亲电基团的药物敬而远之，即使药物分子对靶蛋白的调节机制是明确的，共价结合药物中的反应基团的高活性导致的低选择性也被认为能够产生严重毒副作用而被放弃。

高活性基团通常能够与蛋白，DNA和谷胱甘肽（GSH）非选择性的共价结合产生副作用。这些副作用因为人体免疫和组织学差异有的是急性的，有的经过较长时间才能显现出来。常见的副作用有免疫反应，血液疾病，肝脏毒性和皮肤反应等。

然而近年来，第二代和第三代EGFR-TKIs的发展，重新把共价结合药物带入了人们的视线中。事实上，在人们的直觉之下，已经有很多通过与蛋白共价结合的药物（或其代谢物）悄然上市并取得了巨大的成功。其中不乏人们耳熟能详的药物，已经被奉为神药的阿司匹林就是通过与环氧合酶上的丝氨酸残基发生乙酰化共价结合发挥治疗作用。本文将简要介绍三种人们熟知的但是通过共价方式发挥疗效的药物。

阿莫西林（Amoxicillin）

在抗菌药物研究中，通过影响细菌细胞壁的功能而发挥抗菌，杀菌作用是常见的作用机制。阿莫西林等β-内酰胺（β-Lactam）类广谱抗生素就是与影响细胞壁肽聚糖层（peptidoglycan layer）合成的丝氨酸蛋白酶（serineprotease）发生酰基化反应而共价结合,弱化细菌细胞壁，增加其渗透性，导致细菌死亡。与阿莫西林联用的克拉维甲酸（Clavulanate）也是同通过酰基化反应与β-内酰胺水解酶共价结合抑制水解酶对β-内酰胺结构抗生素的水解，达到协同增效作用（见Fig. 1和Fig. 2）。

Fig. 1阿莫西林与丝氨酸蛋白酶的酰化反应

Fig.2 克拉维甲酸与β-内酰胺水解酶的共价结合

奥美拉唑（Omeprazole）

胃部的H⁺/K⁺-ATP酶（又称质子泵）转运质子是胃酸分泌的最后环节。质子泵抑制剂奥美拉唑，兰索拉唑等就是通过与上述酶发生反应产生疗效的。同位素标记实验发现，拉唑类结构（以奥美拉唑为例）在酸性条件下经Fig. 3所示过程形成螺旋中间体19后，经过芳香化过程演变为次磺酸20.次磺酸20脱水形成中间体21，化合物21可以与半胱氨酸（cysteine）不可逆共价结合形成二硫化醚结构加和物。由于活性中间体20,21仅在胃酸部位产生，并且直接作用于转运质子酶，因此拉唑类药物表现出强效，快速和安全的特点。Fig.3 奥美拉唑的作用机理

Fig.3 奥美拉唑的作用机理

氯吡格雷（Clopidogrel）

用于预防和治疗因血小板高聚集引起的心、脑及其他动脉循环障碍疾病的氯吡格雷也是通过共价键的方式发挥疗效的。同奥美拉唑一样，氯吡格雷也是一种前药，进入体内的氯吡格雷在体内细胞色素P450酶作用下，代谢为2-羰基噻吩结构中间体23，然后水解开环得到硫醇结构24，中间体24可以与血小板受体P2Y12上的半胱氨酸共价结合产生抑制作用（见Fig. 4）。

Fig.4氯吡格雷的作用机理

上述案例中既有药物本身就可以与相应靶蛋白共价结合的，也有以前药的形式进入体内，代谢成活性中间体与靶蛋白结合的。通过这些经典药物不难发现共价结合药物依然可以提供安全有效的治疗服务。

参考文献：

（1）    Potashman, M. H.; Duggan, M. E.Covalent modifiers: an orthogonal approach to drug design. J. Med. Chem. 2009,52, 1231−1246.

（2）    Singh, J.; Petter, R. C.;Baillie, T. A.; Whitty, A. The resurgence of covalent drugs. Nat. Rev. DrugDiscovery 2011, 10, 307−317.

声明：转载请务必注明本文来源及作者。