内吗啡肽的构效关系综述

1、 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 222013329012053 2015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）和N末端修饰2（2）Pro的修饰3（3）Trp和Phe的修饰4（4）Phe的修饰4（5）其他修饰5三、结语6参考文献7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

2、来，并且相应的内源性配体不被断发现，但是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等人在牛脑内发现存在对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,被认为是型阿片受体的天然配基，即使在很低的剂量下，这种

3、神经肽依然可以有效的抑制神经性疼痛，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”结构和的芳环堆积在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。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转角，而顺式构象中N末端则不存在反转的转角结构：这2种构象中，C末端都存在规则的和反转的转。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转角和转角得以稳定，并且这些相互作

4、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，-区域伸展的主肽链产生扭曲；内吗啡肽-2的C末端结尾的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，的酚羟基和氨基、芳香环是活性必需基团

5、。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和/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，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。可以稳定其生物构象，与受体的选择性有关。（1）和N末端修饰 在传统的“信使-地址”模型中，的酚羟基和N端带正电的氨基是内吗啡肽与受体结合和识别所必需的，所以的取代、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，的芳香环亲电取代后可以得到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Dm取代受体选择性的配体DPDPE时发

6、现其对受体和受体的亲和力都增加了，而且不影响受体的选择性。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、2,6-二异丙基和2,3,6-三甲基等，在保留受体选择性的同时，活性也非常高。研究认为，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Dm的受体亲和力却大大降低。研究已证明的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，例如的类似物3-（2,6-二甲基-4-羟苯基）丙酸（）取代EM-2后，显示出了较弱的拮抗活性，中等的受体结合能力和较差的受体拮

7、抗活性。（2）Pro的修饰 在内吗啡肽中Pro起到了连接子的作用，相对于其他位置的氨基酸，Pro的结构改造幅度相对较小，D-ProEM-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-Pro修饰中，-（R）-ProEM-1的活性相比EM-1增加了30倍，增强了酶解稳定性；(S)-homo-ProEM-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。 另外，在构效关系的研究中，也用许多环状的-氨基酸替换Pro。（1S，2R）-Acpc/AchcEM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CysPro和SerPro的E

8、M-2类似物，其中二甲基取代的Pro可以诱导产生顺式构象，其对应的类似物具有受体激动活性，故推测出-Pro的顺式构象为活性构象。为了进一步说明L-Pro的空间作用，一些、和-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)-NipEM-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）-Nip和Dmt时，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）-Nip空间导向作用与内吗啡肽的L-Pro相似。氮杂环丁烷-2-羧酸（Aze）比内吗啡肽的Pro具有更少的侧链

9、立体效应，主链的柔性也更大，因此更容易产生顺式构象。（3）Trp和Phe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Phe/Phe,然后通过放射性配体结合实验进行活性筛选。当用Ala取代Phe，亲和力显著降低，说明了Phe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（F）Phe等芳香氨基酸的EM-2类似物对受体活性均下降。用非芳香烷基氨基酸替换Phe（Val,Leu,Nle）也到底亲和力降低。但是（F）Phe类似物却产生

10、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，HfePhgD-Phg；4位取代时，PhgHfeD-Phg。在热板实验中，H-Tyr-Pro-Hfe-Phe-NH具有高阵痛活性，持续时间与吗啡相当。和EM-2相比，XaaEM-2类似物显示多种受体激动能力。当Phe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，可以产生双重受 体/受体激动作用，三甲基化时则对受体的选择性较高。DmtXaaEM-2类似物生物活

11、性不变或者消失，但是一般都有受体拮抗作用。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-Cl-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-Nal和D-Phe)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）Phe的修饰内吗啡肽Trp/Phe以及Phe的替换或修饰都给其受体结合能力造成了影响，包括主链的缩短和延长。最常见的C末端修饰包括将酰胺转化为羟基官能团，

12、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受体/受体激动剂或者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

13、亚胺（6DMN）取代时，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Ala-Bzl和Gly-Bzl类似物的活性和选择性均降低，说明空间构象的重要性。另外，EM-2的C末端酰胺用-NHNH、-NHCH、-N（CH)、-OCH、-OCHCH、-OC(CH)和-CHOH等官能基团取代得到的类似物，与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

14、者小极性的基团如-NHNH、-OCH或-CHOH取代C末端酰胺时，在保持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-OCHCH或-OC(CH)时，却不利于与受体的结合，这些都进一步说明Phe残基对受体的识别和正确的结合是至关重要的，在C末端保持极性氨基基团对活性是十分重要的，而且某些修饰可以维持对受体的选择性。（5）其他修饰对内吗啡肽的其他修饰还包括环化、合成二价配体或者空间结构限制的类似物等。为了更适应基础和临床研究，其中大部分的修饰都是积极改变药物动力学和药效学，如增加受体活性、增加酶解稳定性和增加血脑屏障通透性等。目前，在多肽中引入-氨基酸变得十分广泛，因为可以改善天然多肽的生

15、物利用度。快速代谢和选择性差等特点，提高活性或者酶解稳定性。在内吗啡肽中引入-（R）-Pro或者L-Pro对受体的活性仍很高，但是其他-氨基酸的引入却使活性下降。在对D/L-Tyr、Pro、Trp/Phe、Phe的联合改造中，一些类似物虽然活性高但是选择性较差，但是D-Pro和1位或4位单独引入Map等-氨基酸，或再联合引入Dmt和/或-Pro，也得到了高活性的内吗啡肽类似物，体内的镇痛活性也较高。Biphalin（Tyr-D-Ala-Gly-Phe-NH-NH-Phe-Gly-D-Ala-Tyr)是二聚的脑吗啡衍生物，可以很容易地通过血脑屏障。在此基础上，Gao等合成了一系列二聚的、C末端改

16、造的EM-2衍生物，并进行了活性研究。当C末端酰胺变成-COOMe或者-CONHNH时，配体保留了亲和力，但提高了选择性。中性或弱碱性的基团对保留对受体的选择性是有利的，同时与Tyr之间的距离可以影响选择性。三、结语综上所述，内吗啡肽具有以下构效关系：Tyr对EMs的高亲和力和高选择性起非常重要的作用；Pro或pseu-Pro处于EMs第二位能有效提高EMs的选择性；Trp/Phe既能决定EMs的高亲和性又决定/的选择性；某些情况下，Phe通过Trp/Phe的相互作用影响EMs的受体结合活性； C末端以酰氨结尾，中性的末端有利于内吗啡肽选择一种有利于跟受体结合的构象，并且可能与抵抗酶解有关。总

17、之，尽管EMs只含有四个氨基酸残基，但是每个残基所扮演的角色都不同，EMs结构上细微的改变都会引起受体结合特性和生物学效应的显著变化。构象研究及结构改造是解开它每个位点功能的重要方法，这将为基于内吗啡肽结构的镇痛药物的研究及发展奠定良好的基础。参考文献：1.Zadina JE, Hackler L, Ge LJ, et al. A potent and selective endogenous agonist for the mu-opiate receptor. Nature, 1997, 386(6224):499-5022.霍笑风，吴宁，任维华，王锐.内吗啡肽及其类似物的构效关系J.科学

18、通报，2000，45（23）：2515-25193.魏洁.具有氧-氮（O-N）转角结构的内吗啡肽-2类似物的设计、合成和构效关系的研究D.兰州：兰州大学，20054.唐宏柱.神经肽NPFF系统对内吗啡肽-2生物活性的调节作用D.兰州：兰州大学，20135.刘雪锋.组合化学修饰内吗啡肽-1类似物的合成和药理学活性研究D.兰州：兰州大学，20076胡苗.内吗啡肽类似物的设计和成、生物活性筛选及类药性化合物库的构建D.浙江：浙江大学，20147.Hansen, D.W., Jr,; Stapelfeld, A.; Savage, M.A.; Reichman, M.; Hammond, D.L.;

19、Haaseth, R. C.; Mosberg, H. I. Systemic analgestic activity and delta-opioid selectivity in 2,6-dimethyl-Tyr,D-Pen,D-Penenkephalin. J. Med.Chem. 1992, 35, 684-6878.Cardillo, G.;Gentilucci, L.; Melchiorre, P.; Spampinato, S. Synthesis and binding activity of endomorphin-1 analogues containing beta-am

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