第五章基于核酸原理的药物设计ppt
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核酸化学PPT课件
DNA与RNA结构特点
DNA结构特点
DNA是一种长链生物聚合物，组成单 位为四种脱氧核苷酸，由碱基、脱氧 核糖和磷酸构成。
RNA结构特点
RNA由核糖核苷酸经磷酸二酯键缩合而 成长链状分子。一个核糖核苷酸分子由 一分子磷酸、一分子核糖和一分子含氮 碱基构成。
碱基互补配对原则
碱基互补配对原则是指在DNA分子结构中，由于碱基之间的氢键具有固定的数目和DNA两条链之间的距离保持不变，使得碱基配 对必须遵循一定的规律，这就是A（腺嘌呤）一定与T（胸腺嘧啶）配对，G（鸟嘌呤）一定与C（胞嘧啶）配对，反之亦然。
多肽。
基因编辑技术
如CRISPR-Cas9等，可对基因组 进行定点编辑，实现基因敲除、
敲入、突变等操作。
05
核酸药物设计与应用
抗病毒药物设 利用病毒基因序列中的特异性区域，设计与之互 补的核酸药物，通过阻断病毒基因复制或表达， 达到抗病毒效果。
靶向病毒关键蛋白的药物设计 针对病毒生命周期中的关键蛋白，设计能够与之 结合的核酸药物，从而阻止病毒的组装、释放等 过程。
RNA转录过程及调控
RNA转录的基本过程 转录起始、链延长、链终止与释放
RNA转录的酶学 RNA聚合酶、转录因子等
RNA转录的特点
模板链的选择性、转录的不对称性、 转录后加工等
RNA转录的调控
转录起始的调控、转录延伸的调控、 转录终止的调控
核酸酶作用及降解产物
核酸酶的种类与特性
01
核酸内切酶、核酸外切酶等
核酸的降解过程
02
核酸酶的切割作用、降解产物的生成与性质
核酸降解产物的应用
03
用于核酸序列分析、核酸检测等
03
核酸性质与功能
生化药物制造工艺核酸类药物PPT课件
经临床使用，对非特异性血小板减少症、对白血 球减少症、癌肿的化疗和放疗后的升白血球均有较好 疗效。
2021
17
2021
18
2、发酵法生产核苷酸 （1）发酵法生产肌苷酸（IMP） （2）发酵生产黄苷酸（XMP）及酶法转化成鸟苷酸
2021
19
3、半合成法制备核苷酸
由于发酵法生产核苷的产率很高，核苷悬浮于磷酸 三甲酯或磷酸三乙酯中，在冷却条件下加入氯化氧磷， 进行磷酸化，从核苷生成5′-核苷酸收率可达90%。
如要制成固体状DNA，在热变性DNA溶液中逐渐 加入等体积95％乙醇，离心可获得纤维状DNA，沉淀 用乙醇、丙酮洗涤，减压低温干燥得DNA粗品，产品 含热变性DNA 50％～60％。
2021
9
2、具有生物活性DNA的制备
动物内脏（肝、脾、胸腺）加4倍重量生理盐水经 组织捣碎机捣碎1分钟，匀浆于2500r／pm离心30分钟。 将沉淀悬浮于20倍重量的冷生理盐水中，加入2倍量5 ％的（用45%乙醇作溶剂）十二烷基磺酸钠，并搅拌 2～3小时，在0℃2500r／pm离心，在上层液中加入等 体积的冷95％乙醇，离心即可得到纤维状DNA，再用 冷乙醇和丙酮洗涤，减压低温干燥得粗品DNA。
桔青霉产生5`-磷酸二脂酶 红酵母产生3`-磷酸二脂酶
2021
11
2021
12
（2）酶解法制备戊糖核苷酸
我国从60年代开始使用核酸酶P1降解核糖核酸生 产单核苷酸，日本年产呈味核苷酸（肌苷酸和鸟苷酸） 3000吨，其中60%是使用酶解法生产的。
酶解法生产5‘－单核苷酸工艺流程
2021
13
2021
① 有关疾病的靶基因mRNA序列是已知的，因 此，设计合理特异性的反义核酸比较容易；
2021
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2、发酵法生产核苷酸 （1）发酵法生产肌苷酸（IMP） （2）发酵生产黄苷酸（XMP）及酶法转化成鸟苷酸
2021
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3、半合成法制备核苷酸
由于发酵法生产核苷的产率很高，核苷悬浮于磷酸 三甲酯或磷酸三乙酯中，在冷却条件下加入氯化氧磷， 进行磷酸化，从核苷生成5′-核苷酸收率可达90%。
如要制成固体状DNA，在热变性DNA溶液中逐渐 加入等体积95％乙醇，离心可获得纤维状DNA，沉淀 用乙醇、丙酮洗涤，减压低温干燥得DNA粗品，产品 含热变性DNA 50％～60％。
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2、具有生物活性DNA的制备
动物内脏（肝、脾、胸腺）加4倍重量生理盐水经 组织捣碎机捣碎1分钟，匀浆于2500r／pm离心30分钟。 将沉淀悬浮于20倍重量的冷生理盐水中，加入2倍量5 ％的（用45%乙醇作溶剂）十二烷基磺酸钠，并搅拌 2～3小时，在0℃2500r／pm离心，在上层液中加入等 体积的冷95％乙醇，离心即可得到纤维状DNA，再用 冷乙醇和丙酮洗涤，减压低温干燥得粗品DNA。
桔青霉产生5`-磷酸二脂酶 红酵母产生3`-磷酸二脂酶
2021
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（2）酶解法制备戊糖核苷酸
我国从60年代开始使用核酸酶P1降解核糖核酸生 产单核苷酸，日本年产呈味核苷酸（肌苷酸和鸟苷酸） 3000吨，其中60%是使用酶解法生产的。
酶解法生产5‘－单核苷酸工艺流程
2021
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① 有关疾病的靶基因mRNA序列是已知的，因 此，设计合理特异性的反义核酸比较容易；
药物设计的基本原理和方法 PPT
Drug design and development
先导化合物发现的方法和途径
以现有的药物作为先导化合物
1．由药物副作用发现先导化合物 基于抗结核药异烟肼的副作用，发展了单胺氧化酶抑制剂类抗抑郁
药，如异丙烟肼。
二、新药设计与开发
Drug design and development
先导化合物发现的方法和途径
二、新药设计与开发
Drug design and developmentΒιβλιοθήκη 先导化合物发现的方法和途径
利用计算机进行靶向筛选得到先导化合物
以生物靶点为基础，利用计算机软件对化合物进行靶向合理筛选和从 头设计已成为发现先导化合物的一个重要手段。
二、新药设计与开发
Drug design and development
二、新药设计与开发
Drug design and development
先导化合物发现的方法和途径
用活性内源物质作为先导化合物
根据对生理病理的了解来研究新药，通常是针对与该生理活动有关的 酶或受体来设计药物，被称为合理药物设计。内源性神经递质、受体或酶 的底物就是初始的先导化合物。例如以炎症介质5-羟色胺为先导化合物研 发了抗炎药吲哚美辛。
高通量筛选（High-throughput screening）是以随机筛选和广泛筛选 为基础的。高通量筛选是利用近二、三十年来生物化学、分子生物学、分 子药理学和生物技术的研究成果，将已阐明影响生命过程的一些环节的酶、 受体、离子通道等作为药物作用的靶标进行分离、纯化和鉴定，由此建立 分子、细胞水平的高特异性的体外筛选模型，具有灵敏度高、特异性强、 需用药量少、快速筛选的特点。
二、新药设计与开发
Drug design and development
先导化合物发现的方法和途径
以现有的药物作为先导化合物
1．由药物副作用发现先导化合物 基于抗结核药异烟肼的副作用，发展了单胺氧化酶抑制剂类抗抑郁
药，如异丙烟肼。
二、新药设计与开发
Drug design and development
先导化合物发现的方法和途径
二、新药设计与开发
Drug design and developmentΒιβλιοθήκη 先导化合物发现的方法和途径
利用计算机进行靶向筛选得到先导化合物
以生物靶点为基础，利用计算机软件对化合物进行靶向合理筛选和从 头设计已成为发现先导化合物的一个重要手段。
二、新药设计与开发
Drug design and development
二、新药设计与开发
Drug design and development
先导化合物发现的方法和途径
用活性内源物质作为先导化合物
根据对生理病理的了解来研究新药，通常是针对与该生理活动有关的 酶或受体来设计药物，被称为合理药物设计。内源性神经递质、受体或酶 的底物就是初始的先导化合物。例如以炎症介质5-羟色胺为先导化合物研 发了抗炎药吲哚美辛。
高通量筛选（High-throughput screening）是以随机筛选和广泛筛选 为基础的。高通量筛选是利用近二、三十年来生物化学、分子生物学、分 子药理学和生物技术的研究成果，将已阐明影响生命过程的一些环节的酶、 受体、离子通道等作为药物作用的靶标进行分离、纯化和鉴定，由此建立 分子、细胞水平的高特异性的体外筛选模型，具有灵敏度高、特异性强、 需用药量少、快速筛选的特点。
二、新药设计与开发
Drug design and development
核酸类药物
已经在临床上应用的抗病毒核苷酸类药物有以下一 些品种：氮杂鸟嘌呤、巯嘌呤、6一氯嘌呤、氟胞 嘧啶、氟尿嘧啶、呋喃氟尿嘧啶、氟苷、阿糖胞苷、 环胞苷、肌苷二醛、异丙基苷、脱氧巯鸟苷、环腺 苷酸、聚肌胞等。
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反义核酸技术（简称反义技术）
利用这一技术研制的药物称为反义药物，根据核酸 杂交原理，反义药物能与特定基因杂交，在基因水 平干扰致病蛋白的产生过程，及干扰遗传信息从核 酸向蛋白质的传递。
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四、多核苷酸 二核苷酸类：有辅酶I(COⅠ)、辅酶Ⅱ(COⅡ)、黄素
腺嘌呤二核苷酸(FAD)等； 多核苷酸类：有聚肌胞苷酸(Poly I：C)、聚腺尿苷酸
(PolyA：U)、转移因子(TF)、核糖核酸(RNA)、脱 氧核糖核酸(DNA)、核酸等。
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依据核酸类药物及其衍生物的性质和功能分两类： 一类为具有天然结构的核酸类物质，缺乏这类物
传统药物主要是直接作用于致病蛋白本身，而反义 药物则作用于产生蛋白的基因，因此可广泛应用于 多种疾病的防治。
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反义核酸作为药物与常规药物相比有两个显著特点： ①有关疾病的靶基因mRNA序列是已知的，因此，
设计合理特异性的反义核酸比较容易； ②反义寡核苷酸与靶基因能通过碱基配对原理发生
特异和有效的结合，从而调节基因的表达。它的缺 点是天然的寡核苷酸难以进入细胞内，而一旦进入 又易被胞内核酸酶水解，很难直接用于治疗。
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第一节 核酸类药物的分类
依据核酸类药物及其衍生物的化学结构和组成分四 大类： 碱基及其衍生物 核苷及其衍生物 核苷酸及其衍生物 多核苷酸
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一、核酸碱基及其衍生物 多数是经过人工化学修饰的碱基衍生物。 主要有赤酮嘌呤(Eritadenine)、硫代鸟嘌呤
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反义核酸技术（简称反义技术）
利用这一技术研制的药物称为反义药物，根据核酸 杂交原理，反义药物能与特定基因杂交，在基因水 平干扰致病蛋白的产生过程，及干扰遗传信息从核 酸向蛋白质的传递。
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四、多核苷酸 二核苷酸类：有辅酶I(COⅠ)、辅酶Ⅱ(COⅡ)、黄素
腺嘌呤二核苷酸(FAD)等； 多核苷酸类：有聚肌胞苷酸(Poly I：C)、聚腺尿苷酸
(PolyA：U)、转移因子(TF)、核糖核酸(RNA)、脱 氧核糖核酸(DNA)、核酸等。
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依据核酸类药物及其衍生物的性质和功能分两类： 一类为具有天然结构的核酸类物质，缺乏这类物
传统药物主要是直接作用于致病蛋白本身，而反义 药物则作用于产生蛋白的基因，因此可广泛应用于 多种疾病的防治。
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反义核酸作为药物与常规药物相比有两个显著特点： ①有关疾病的靶基因mRNA序列是已知的，因此，
设计合理特异性的反义核酸比较容易； ②反义寡核苷酸与靶基因能通过碱基配对原理发生
特异和有效的结合，从而调节基因的表达。它的缺 点是天然的寡核苷酸难以进入细胞内，而一旦进入 又易被胞内核酸酶水解，很难直接用于治疗。
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第一节 核酸类药物的分类
依据核酸类药物及其衍生物的化学结构和组成分四 大类： 碱基及其衍生物 核苷及其衍生物 核苷酸及其衍生物 多核苷酸
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一、核酸碱基及其衍生物 多数是经过人工化学修饰的碱基衍生物。 主要有赤酮嘌呤(Eritadenine)、硫代鸟嘌呤
第五章基于核酸原理的药物设计
第五章基于核酸原理的药物设计背景介绍：核酸是生物体中重要的分子，包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。
DNA储存了生物体的遗传信息，而RNA参与了蛋白质的合成和调控。
因此，针对核酸分子的特定结构和功能进行药物设计具有巨大的潜力，可用于治疗多种疾病。
一、核酸药物的分类：核酸药物可以根据结构和机制进行分类。
根据结构，核酸药物可分为寡聚核苷酸和抗义核酸（antisense oligonucleotides）。
寡聚核苷酸由多个核苷酸单元组成，可以通过与特定靶点结合来发挥药物作用。
抗义核酸是一类具有互补碱基序列的核酸药物，可以通过与靶基因互补配对，抑制靶基因的转录和翻译过程。
二、核酸药物设计策略：核酸药物的设计包括靶标识别、构效关系确定、药代动力学评价和药理学研究等步骤。
1.靶标识别：核酸药物设计的第一步是确定目标核酸分子。
可以通过生物信息学方法，如基因组学、转录组学和蛋白质组学等，筛选与特定疾病相关的目标基因。
此外，也可以利用分子生物学实验技术，如西方印迹、荧光定量PCR等，来鉴定目标基因和目标核酸分子。
2.构效关系确定：核酸药物设计的关键是确定药物结构和靶标的结合方式。
通过分子模拟、分子对接和结构优化等方法，可以研究药物和靶标之间的相互作用。
此外，还可以利用核磁共振、质谱分析等技术，研究药物和靶标的结构和构效关系。
3.药代动力学评价：核酸药物必须进入细胞内才能发挥药物作用。
因此，在设计核酸药物时，需要考虑药物的吸收、分布、代谢和排泄特性。
可以通过体内实验和体外实验，评估药物的药代动力学特性，指导核酸药物的设计和优化。
4.药理学研究：核酸药物的药理学研究主要包括药物的活性评价和毒性评价。
活性评价是通过体外细胞实验和动物模型实验，评估药物对靶标的选择性和效果。
毒性评价是评估药物对正常细胞和组织的影响，以及药物的毒副作用和耐受性。
三、核酸药物的应用：核酸药物的应用非常广泛，可以用于治疗肿瘤、感染病、神经系统疾病等多种疾病。
核酸类药物ppt精选课件
肌苷类：有肌苷、肌苷二醛(IDA)、异丙肌苷(Inosiplex) 脱氧核苷类：有氮杂脱氧胞苷(5-Aza-2’-deoxycytidine)、
脱氧硫鸟苷、三氟胸苷
.
三、核苷酸及其衍生物 单核苷酸类：有腺苷酸(AMP)、尿苷酸(UMP)、肌苷
酸(IMP)、环腺苷酸(cAMP)、双丁酰环腺苷酸(DBC)、 辅酶A(CoA)等； 核苷二磷酸类：有尿二磷葡萄糖(UDPG)、胞二磷胆碱 (CDP-Choline)等； 核苷三磷酸类：有腺三磷(ATP)、胞三磷(CTP)、尿三 磷(UTP)、鸟三磷(GTP)等； 核苷酸类混合物：有5’-核苷酸、2’，3’-核苷酸、脱氧 核苷酸、核酪等。
质会使机体代谢失调，发生病态，提供这类物质， 有助于改善机体的物质代谢和能量平衡，加速受 损组织的修复. 临床上已广泛应用于放射病、血小板减少症、白 细胞减少症、慢性肝炎、心血管疾病等。 属于这一类的核酸药物有ATP、辅酶A、脱氧核 苷酸、CTP、UTP、腺苷、混合核苷酸、辅酶I等。
.
第二类为天然碱基、核苷、核苷酸结构类似物或聚 合物，这一类核酸类药物是当今人类治疗病毒、肿 瘤、艾滋病等的重要手段，也是产生干扰素、免疫 抑制的临床药物。
已经在临床上应用的抗病毒核苷酸类药物有以下一 些品种：氮杂鸟嘌呤、巯嘌呤、6一氯嘌呤、氟胞 嘧啶、氟尿嘧啶、呋喃氟尿嘧啶、氟苷、阿糖胞苷、 环胞苷、肌苷二醛、异丙基苷、脱氧巯鸟苷、环腺 苷酸、聚肌胞等。
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反义核酸技术（简称反义技术）
利用这一技术研制的药物称为反义药物，根据核酸 杂交原理，反义药物能与特定基因杂交，在基因水 平干扰致病蛋白的产生过程，及干扰遗传信息从核 酸向蛋白质的传递。
第五章 核酸类药物
.
1868年瑞士青年生化学家米歇尔(Miescher)，在用 胃蛋白酶分解细胞蛋白质的时候，发现酶不能分 解细胞核。经过化学分析，细胞核主要是由含磷 的物质构成的，它的性质又不同于蛋白质，起名 叫核素，20年以后，人们发现这种物质是强酸， 改称为核酸。
脱氧硫鸟苷、三氟胸苷
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三、核苷酸及其衍生物 单核苷酸类：有腺苷酸(AMP)、尿苷酸(UMP)、肌苷
酸(IMP)、环腺苷酸(cAMP)、双丁酰环腺苷酸(DBC)、 辅酶A(CoA)等； 核苷二磷酸类：有尿二磷葡萄糖(UDPG)、胞二磷胆碱 (CDP-Choline)等； 核苷三磷酸类：有腺三磷(ATP)、胞三磷(CTP)、尿三 磷(UTP)、鸟三磷(GTP)等； 核苷酸类混合物：有5’-核苷酸、2’，3’-核苷酸、脱氧 核苷酸、核酪等。
质会使机体代谢失调，发生病态，提供这类物质， 有助于改善机体的物质代谢和能量平衡，加速受 损组织的修复. 临床上已广泛应用于放射病、血小板减少症、白 细胞减少症、慢性肝炎、心血管疾病等。 属于这一类的核酸药物有ATP、辅酶A、脱氧核 苷酸、CTP、UTP、腺苷、混合核苷酸、辅酶I等。
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第二类为天然碱基、核苷、核苷酸结构类似物或聚 合物，这一类核酸类药物是当今人类治疗病毒、肿 瘤、艾滋病等的重要手段，也是产生干扰素、免疫 抑制的临床药物。
已经在临床上应用的抗病毒核苷酸类药物有以下一 些品种：氮杂鸟嘌呤、巯嘌呤、6一氯嘌呤、氟胞 嘧啶、氟尿嘧啶、呋喃氟尿嘧啶、氟苷、阿糖胞苷、 环胞苷、肌苷二醛、异丙基苷、脱氧巯鸟苷、环腺 苷酸、聚肌胞等。
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反义核酸技术（简称反义技术）
利用这一技术研制的药物称为反义药物，根据核酸 杂交原理，反义药物能与特定基因杂交，在基因水 平干扰致病蛋白的产生过程，及干扰遗传信息从核 酸向蛋白质的传递。
第五章 核酸类药物
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1868年瑞士青年生化学家米歇尔(Miescher)，在用 胃蛋白酶分解细胞蛋白质的时候，发现酶不能分 解细胞核。经过化学分析，细胞核主要是由含磷 的物质构成的，它的性质又不同于蛋白质，起名 叫核素，20年以后，人们发现这种物质是强酸， 改称为核酸。
核酸与核苷类药物参考PPT
•1
• 核酸是一种多聚体大分子，它的组成单元是核苷 酸，将核苷酸中的磷酸基团去掉，剩余部分称核 苷，核苷进一步分解可生成戊糖和碱基。
胰核酸酶
胰、肠核苷酸酶
核苷酶
•2
嘌呤核苷酸
AMP 嘧啶核苷酸的结构
GMP
•3
核酸类药物分类 ——具有天然结构的核酸类物质
• 如：ATP、GTP、CTP、UTP、IMP、CoA、CoI(NAD+) 、 CoII(NADP+) 。
第一节 概述
一、基本概念 • 核酸与核苷类药物是指具有药用价值的核酸、核苷酸、
核苷或者碱基 • 天然的、类似物、衍生物及其聚合物 • 作用：
➢影响生物的蛋白质合成和脂肪、糖类的代谢 ➢恢复正常代谢或干扰某些异常代谢 • 用途：放射病、血小板减少症、白细胞减少症、急慢性 肝炎、心血管疾病和肌肉萎缩、肿瘤、病毒病
• 主要有叠氮胸苷、阿糖腺苷、阿糖胞苷、聚肌胞等。
O
O
O
HN
O
N
HO
O
C F3
HN
O
N
HO
O
C H3
HN
O
N
HO O
I H2N HO
O N
NN O
OH 三氟代胸 苷
N3 叠氮 胸 苷
OH
NH
H2 N
N
N
N O
无 环鸟 苷
OH
NH
N
H2 N
N
N O
OH
H
丙氧 鸟 苷
OH 5 '- 碘 脱 氧 尿 苷
CH2O H CH2O H
OH
NH
N
H2 N HO
N
N
O OH
• 核酸是一种多聚体大分子，它的组成单元是核苷 酸，将核苷酸中的磷酸基团去掉，剩余部分称核 苷，核苷进一步分解可生成戊糖和碱基。
胰核酸酶
胰、肠核苷酸酶
核苷酶
•2
嘌呤核苷酸
AMP 嘧啶核苷酸的结构
GMP
•3
核酸类药物分类 ——具有天然结构的核酸类物质
• 如：ATP、GTP、CTP、UTP、IMP、CoA、CoI(NAD+) 、 CoII(NADP+) 。
第一节 概述
一、基本概念 • 核酸与核苷类药物是指具有药用价值的核酸、核苷酸、
核苷或者碱基 • 天然的、类似物、衍生物及其聚合物 • 作用：
➢影响生物的蛋白质合成和脂肪、糖类的代谢 ➢恢复正常代谢或干扰某些异常代谢 • 用途：放射病、血小板减少症、白细胞减少症、急慢性 肝炎、心血管疾病和肌肉萎缩、肿瘤、病毒病
• 主要有叠氮胸苷、阿糖腺苷、阿糖胞苷、聚肌胞等。
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N3 叠氮 胸 苷
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无 环鸟 苷
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丙氧 鸟 苷
OH 5 '- 碘 脱 氧 尿 苷
CH2O H CH2O H
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NH
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H2 N HO
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O OH
核酸类药物分析ppt课件
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3
4
核酸、核苷酸类药物是指具有药用价值的核酸、核苷酸、 核苷和碱基以及它们的类似物或衍生物。 按照化学结构和组成可分成四类： ①核酸碱基及其衍生物，如硫鸟嘌呤、氟尿嘧啶、阿昔洛韦等； ②核苷及其衍生物，如肌苷、利巴韦林、阿糖胞苷； ③核苷酸及其衍生物，如三磷酸腺苷二钠、胞磷胆碱钠、环磷 腺苷； ④多核苷酸，如寡聚核苷酸、核糖核酸Ⅰ、核糖核酸Ⅱ、抗肿 瘤免疫核糖核酸等。
《中国药典》从２００５年版开始改用阳离子交换色 谱法对利巴韦林进行含量测定，结果有明显改善。
29
利巴韦林的含量测定。 色谱条件与系统适用性试验 用磺化交联的苯乙烯－
二乙烯基共聚物的氢型阳离子交换树脂为填充剂；以水（用 稀硫酸调节ｐＨ值至２.５±０.１） 为流动相；检测 波长为２０７ｎｍ。理论板数按利巴韦林峰计算不低于２０ ００。 离子交换色谱常使用水缓冲溶液作流动相，有时也通过加入 适量有机溶剂如甲醇或乙醇来提高分离度或改善样品的溶解 度。
（２）二苯胺反应 脱氧核糖核酸、脱氧核苷酸或脱氧核苷与酸共热水解产
生的脱氧核糖在乙醛存在下与二苯胺反应，生成蓝色化合物， 在５９５ｎｍ波长处有最大吸收。
核糖核酸、核糖核苷酸无此反应。
蓝色 595nm
11
２磷酸盐的鉴别 核酸、核苷酸类药物在酸性条件下加热水解产生的磷酸与过量
的钼酸铵［（ＮＨ４）３ＭｏＯ４］反应，生成磷钼酸铵放冷析 出黄色沉淀。此反应为磷酸盐的一般鉴别试验。
收波长的吸光度来测定含量，也可用带紫外检测器的ＨＰ ＬＣ法定量。
核酸类原料药的杂质较少时，可用非水碱量法或紫外 分光光度法定量；杂质较多时则需采用具有分离、分析能 力的高效液相色谱法。
22
（一）非水碱量法 １原理
核苷或碱基衍生物、类似物等药物的碱性较弱，在水溶 液中用酸滴定时没有明显的突跃，难以获得满意的测定结果。 而在冰醋酸溶剂中，弱碱性基团的相对碱强度得到显著增加， 可被高氯酸滴定液定量滴定，根据消耗的高氯酸滴定液体积 即可计算该类药物的含量。
3
4
核酸、核苷酸类药物是指具有药用价值的核酸、核苷酸、 核苷和碱基以及它们的类似物或衍生物。 按照化学结构和组成可分成四类： ①核酸碱基及其衍生物，如硫鸟嘌呤、氟尿嘧啶、阿昔洛韦等； ②核苷及其衍生物，如肌苷、利巴韦林、阿糖胞苷； ③核苷酸及其衍生物，如三磷酸腺苷二钠、胞磷胆碱钠、环磷 腺苷； ④多核苷酸，如寡聚核苷酸、核糖核酸Ⅰ、核糖核酸Ⅱ、抗肿 瘤免疫核糖核酸等。
《中国药典》从２００５年版开始改用阳离子交换色 谱法对利巴韦林进行含量测定，结果有明显改善。
29
利巴韦林的含量测定。 色谱条件与系统适用性试验 用磺化交联的苯乙烯－
二乙烯基共聚物的氢型阳离子交换树脂为填充剂；以水（用 稀硫酸调节ｐＨ值至２.５±０.１） 为流动相；检测 波长为２０７ｎｍ。理论板数按利巴韦林峰计算不低于２０ ００。 离子交换色谱常使用水缓冲溶液作流动相，有时也通过加入 适量有机溶剂如甲醇或乙醇来提高分离度或改善样品的溶解 度。
（２）二苯胺反应 脱氧核糖核酸、脱氧核苷酸或脱氧核苷与酸共热水解产
生的脱氧核糖在乙醛存在下与二苯胺反应，生成蓝色化合物， 在５９５ｎｍ波长处有最大吸收。
核糖核酸、核糖核苷酸无此反应。
蓝色 595nm
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２磷酸盐的鉴别 核酸、核苷酸类药物在酸性条件下加热水解产生的磷酸与过量
的钼酸铵［（ＮＨ４）３ＭｏＯ４］反应，生成磷钼酸铵放冷析 出黄色沉淀。此反应为磷酸盐的一般鉴别试验。
收波长的吸光度来测定含量，也可用带紫外检测器的ＨＰ ＬＣ法定量。
核酸类原料药的杂质较少时，可用非水碱量法或紫外 分光光度法定量；杂质较多时则需采用具有分离、分析能 力的高效液相色谱法。
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（一）非水碱量法 １原理
核苷或碱基衍生物、类似物等药物的碱性较弱，在水溶 液中用酸滴定时没有明显的突跃，难以获得满意的测定结果。 而在冰醋酸溶剂中，弱碱性基团的相对碱强度得到显著增加， 可被高氯酸滴定液定量滴定，根据消耗的高氯酸滴定液体积 即可计算该类药物的含量。
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• 基于核酸代谢机制；基于核酸序列结构；基于DNA双链 结构；基于RNA三维结构。
腺嘌呤
鸟嘌呤
胞嘧啶
胸腺嘧啶
尿嘧啶
次黄嘌呤
第一节 核酸的生物合成
一、嘌呤核苷酸的合成
1. 从头合成途径（de novo synthesis） •即利用磷酸核糖、氨基酸及二氧化碳等简单物质，在一 系列酶的作用下合成嘌呤核苷酸。 2. 补救合成途径（salvage synthesis） •即利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，在酶的作用下合成 嘌呤核苷酸。 •这两种合成途径在不同组织中的重要性各不相同，例如 在肝组织中只进行从头合成，而在脑、脊髓等组织中则 只能进行补救合成。
竞争性结合，从而抑制DNA和RNA的合成。 2. 作为伪底物掺入DNA或RNA链，干扰DNA或RNA
的功能。
6-巯基嘌呤 6-巯基鸟嘌呤 6-甲巯基鸟嘌呤
6-氯法拉滨
奈拉滨
• 6-巯基嘌呤是次黄嘌呤的衍生物，进入体内后，在次黄 嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶的催化作用下，与PRPP反 应生成6-巯基嘌呤核苷酸而发挥作用。
• 还原反应是在核苷二磷酸NDP水平上进行的。
dNDP的生物转化途径
补救合成
• 磷酸化酶催化各种嘧啶与核糖1-磷酸或2-脱氧核糖1磷酸生成嘧啶核苷，然后嘧啶核苷经细胞激酶的作 用生成嘧啶核苷酸。
第二节 代谢拮抗类抗肿瘤、
抗病毒药物的设计
一、叶酸类抗代谢物
• 叶酸是核酸生物合成的代谢物，也是红细胞发育生长 的重要因子。叶酸缺乏时，白细胞减少，因此叶酸拮 抗剂可以用于缓解急性白血病。
从头合成 • 除某些细菌外，几乎所有生物体都能经从头合成途径
合成嘌呤核苷酸。
• 在嘌呤核苷的生物合成中，生物体不是先合成嘌呤， 再与磷酸核糖结合生成核苷酸，而是从α-D-5-磷酸核糖 -1-焦磷酸（PRPP）开始，经过一系列的酶促反应，生 成次黄嘌呤核苷酸，然后再转变成其他嘌呤核苷酸。
补救合成
• 存在于自然界中的叶酸有二氢叶酸和四氢叶酸两种形 式，但在人体中只有四氢叶酸具有生理功能，二氢叶 酸还原酶（dihydrofolate reductase，DHFR）催化二 氢叶酸还原为四氢叶酸。在核酸的生物合成中，四氢 叶酸是一碳单元的供给体。
（一）二氢叶酸还原酶抑制剂
• 氨基蝶呤（AMT）和甲氨蝶呤（MTX）是最早用于 肿瘤临床治疗的二氢叶酸还原酶抑制剂，它们的化学 结构与叶酸相似，通过竞争性抑制DHFR的活性，阻 断二氢叶酸还原成为四氢叶酸，从而使细胞内的N5， N10-亚甲基四氢叶酸减少直至耗竭，导致一碳单位的 供给源中断，减少了DNA、RNA和蛋白质的生物合成， 细胞最终死亡。但长时间使用会在体内蓄积，因此毒 副作用大，并且易产生耐药性。
• 洛美曲沙是第一个用于临床的甘氨酰胺核苷酸甲酰基 转移酶抑制剂，为四氢叶酸的同类物，其不同之处仅 将5-、10-位的两个氮原子以碳代替。
• 洛美曲沙对二氢叶酸还原酶的抑制作用不明显，而主 要抑制甘氨酰胺核苷酸甲酰基转移酶，从而抑制嘌呤 的合成。
（三）甘氨酰胺核苷酸甲酰基转移酶抑制剂
• Agouron公司开发的AG2034（5-43）属于第二代甘氨酰 胺核苷酸甲酰基转移酶抑制剂，它是基于E. coli来源的 甘氨酰胺核苷酸甲酰基转移酶的X射线晶体衍射结构设 计的。
• 巯基嘌呤的衍生物6-甲巯基嘌呤在体外细胞培养时无活 性，但在体内具有抗癌活性，这有可能是6-甲巯嘌呤在 体内代谢脱甲基后转变成6-巯基嘌呤的结果。
• 6-巯基鸟嘌呤的作用类似于6-巯基嘌呤，也是次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶的底物，代谢生成6-巯基鸟嘌呤 核苷酸，进一步磷酸化生成6-巯基鸟嘌呤二磷酸或6-巯 基鸟嘌呤三磷酸，后者是多聚酶的底物，可以掺入 RNA链中。
• 第一个应用于临床的胸苷酸合成酶抑制剂是炔丙基去氮 叶酸（DDPF，5-40），该化合物对胸苷酸合成酶和二 氢叶酸还原酶都有抑制作用。
• 5-41是水溶性的胸苷酸合成酶抑制剂，因它不影响RNA 合成等细胞内的其他生命活动，故不良反应较小。
（二）胸苷酸合成酶抑制剂
（三）甘氨酰胺核苷酸甲酰基转移酶抑制剂
二、嘧啶核苷酸的合成
从头合成
•UMP
• 在生物合成中，尿嘧啶、尿嘧啶核苷和尿嘧啶核苷酸 都不能直接通过氨基化而转变成相应的胞嘧啶化合物， UMP只有转变为UTP后，才能氨基化生成CTP。
• dTMP是DNA的组成部分，它是由dUMP经甲基化而生 成的。
• 脱氧核糖核苷酸是脱氧核糖核酸合成的前体，脱氧核 糖核苷酸中的脱氧核糖并非是先生成后再组合到脱氧 核苷酸分子中的，而是通过核糖核苷酸的还原作用， 以氢取代核糖分子中的C-2位的羟基而生成的。
• 6-巯基鸟嘌呤也可成为2′-脱氧-6-巯基鸟嘌呤核苷酸或其 对应的二磷酸、三磷酸衍生物，而经DNA聚合酶的作 用掺入DNA链中。
药物设计学
第五章 基于核酸原理 的药物设计
Hale Waihona Puke 【学习要求】1. 掌握基于核酸生物代谢合成原理的药物设计主要 策略。
2. 熟悉核苷类药物的结构特点及反义核酸 与siRNA 的主要作用机制。
3. 了解核酸的生物合成过程。
• 核酸是生物体内遗传信息储存与传递的一个重要载体， 在生物功能的调控上也发挥着极其重要的作用，随着人 们对核酸的结构与功能认识的不断深入，核酸正在发展 成为一个药物设计的重要靶点。
（一）二氢叶酸还原酶抑制剂 5-33
• 为提高对肿瘤作用的选择性以及克服MTX易产生耐 药性的缺点，人们对MTX和AMT的结构进行各种形 式的改造。
叶酸
依达曲沙
普拉曲沙
（二）胸苷酸合成酶抑制剂
• 由于胸苷酸合成酶是从脱氧尿苷酸合成胸苷酸时的关键 酶，所以发展胸苷酸合成酶特异性抑制剂是近年来抗肿 瘤药物研究的一个重要方向。
• 甘氨酰胺核苷酸甲酰基转移酶活性位点的计算分析表明， 硫原子的引入能增加额外的亲和作用。
• 属于这一类型的抑制剂还有Lilly公司开发的LY309887 （5-44）。目前这些抑制剂都在临床试验中。
（三）甘氨酰胺核苷酸甲酰基转移酶抑制剂
洛美曲沙
二、嘌呤类抗代谢物
主要作用机制 1. 直接或者经过生物转化后模拟天然底物的结构与酶
腺嘌呤
鸟嘌呤
胞嘧啶
胸腺嘧啶
尿嘧啶
次黄嘌呤
第一节 核酸的生物合成
一、嘌呤核苷酸的合成
1. 从头合成途径（de novo synthesis） •即利用磷酸核糖、氨基酸及二氧化碳等简单物质，在一 系列酶的作用下合成嘌呤核苷酸。 2. 补救合成途径（salvage synthesis） •即利用体内游离的嘌呤或嘌呤核苷，在酶的作用下合成 嘌呤核苷酸。 •这两种合成途径在不同组织中的重要性各不相同，例如 在肝组织中只进行从头合成，而在脑、脊髓等组织中则 只能进行补救合成。
竞争性结合，从而抑制DNA和RNA的合成。 2. 作为伪底物掺入DNA或RNA链，干扰DNA或RNA
的功能。
6-巯基嘌呤 6-巯基鸟嘌呤 6-甲巯基鸟嘌呤
6-氯法拉滨
奈拉滨
• 6-巯基嘌呤是次黄嘌呤的衍生物，进入体内后，在次黄 嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶的催化作用下，与PRPP反 应生成6-巯基嘌呤核苷酸而发挥作用。
• 还原反应是在核苷二磷酸NDP水平上进行的。
dNDP的生物转化途径
补救合成
• 磷酸化酶催化各种嘧啶与核糖1-磷酸或2-脱氧核糖1磷酸生成嘧啶核苷，然后嘧啶核苷经细胞激酶的作 用生成嘧啶核苷酸。
第二节 代谢拮抗类抗肿瘤、
抗病毒药物的设计
一、叶酸类抗代谢物
• 叶酸是核酸生物合成的代谢物，也是红细胞发育生长 的重要因子。叶酸缺乏时，白细胞减少，因此叶酸拮 抗剂可以用于缓解急性白血病。
从头合成 • 除某些细菌外，几乎所有生物体都能经从头合成途径
合成嘌呤核苷酸。
• 在嘌呤核苷的生物合成中，生物体不是先合成嘌呤， 再与磷酸核糖结合生成核苷酸，而是从α-D-5-磷酸核糖 -1-焦磷酸（PRPP）开始，经过一系列的酶促反应，生 成次黄嘌呤核苷酸，然后再转变成其他嘌呤核苷酸。
补救合成
• 存在于自然界中的叶酸有二氢叶酸和四氢叶酸两种形 式，但在人体中只有四氢叶酸具有生理功能，二氢叶 酸还原酶（dihydrofolate reductase，DHFR）催化二 氢叶酸还原为四氢叶酸。在核酸的生物合成中，四氢 叶酸是一碳单元的供给体。
（一）二氢叶酸还原酶抑制剂
• 氨基蝶呤（AMT）和甲氨蝶呤（MTX）是最早用于 肿瘤临床治疗的二氢叶酸还原酶抑制剂，它们的化学 结构与叶酸相似，通过竞争性抑制DHFR的活性，阻 断二氢叶酸还原成为四氢叶酸，从而使细胞内的N5， N10-亚甲基四氢叶酸减少直至耗竭，导致一碳单位的 供给源中断，减少了DNA、RNA和蛋白质的生物合成， 细胞最终死亡。但长时间使用会在体内蓄积，因此毒 副作用大，并且易产生耐药性。
• 洛美曲沙是第一个用于临床的甘氨酰胺核苷酸甲酰基 转移酶抑制剂，为四氢叶酸的同类物，其不同之处仅 将5-、10-位的两个氮原子以碳代替。
• 洛美曲沙对二氢叶酸还原酶的抑制作用不明显，而主 要抑制甘氨酰胺核苷酸甲酰基转移酶，从而抑制嘌呤 的合成。
（三）甘氨酰胺核苷酸甲酰基转移酶抑制剂
• Agouron公司开发的AG2034（5-43）属于第二代甘氨酰 胺核苷酸甲酰基转移酶抑制剂，它是基于E. coli来源的 甘氨酰胺核苷酸甲酰基转移酶的X射线晶体衍射结构设 计的。
• 巯基嘌呤的衍生物6-甲巯基嘌呤在体外细胞培养时无活 性，但在体内具有抗癌活性，这有可能是6-甲巯嘌呤在 体内代谢脱甲基后转变成6-巯基嘌呤的结果。
• 6-巯基鸟嘌呤的作用类似于6-巯基嘌呤，也是次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶的底物，代谢生成6-巯基鸟嘌呤 核苷酸，进一步磷酸化生成6-巯基鸟嘌呤二磷酸或6-巯 基鸟嘌呤三磷酸，后者是多聚酶的底物，可以掺入 RNA链中。
• 第一个应用于临床的胸苷酸合成酶抑制剂是炔丙基去氮 叶酸（DDPF，5-40），该化合物对胸苷酸合成酶和二 氢叶酸还原酶都有抑制作用。
• 5-41是水溶性的胸苷酸合成酶抑制剂，因它不影响RNA 合成等细胞内的其他生命活动，故不良反应较小。
（二）胸苷酸合成酶抑制剂
（三）甘氨酰胺核苷酸甲酰基转移酶抑制剂
二、嘧啶核苷酸的合成
从头合成
•UMP
• 在生物合成中，尿嘧啶、尿嘧啶核苷和尿嘧啶核苷酸 都不能直接通过氨基化而转变成相应的胞嘧啶化合物， UMP只有转变为UTP后，才能氨基化生成CTP。
• dTMP是DNA的组成部分，它是由dUMP经甲基化而生 成的。
• 脱氧核糖核苷酸是脱氧核糖核酸合成的前体，脱氧核 糖核苷酸中的脱氧核糖并非是先生成后再组合到脱氧 核苷酸分子中的，而是通过核糖核苷酸的还原作用， 以氢取代核糖分子中的C-2位的羟基而生成的。
• 6-巯基鸟嘌呤也可成为2′-脱氧-6-巯基鸟嘌呤核苷酸或其 对应的二磷酸、三磷酸衍生物，而经DNA聚合酶的作 用掺入DNA链中。
药物设计学
第五章 基于核酸原理 的药物设计
Hale Waihona Puke 【学习要求】1. 掌握基于核酸生物代谢合成原理的药物设计主要 策略。
2. 熟悉核苷类药物的结构特点及反义核酸 与siRNA 的主要作用机制。
3. 了解核酸的生物合成过程。
• 核酸是生物体内遗传信息储存与传递的一个重要载体， 在生物功能的调控上也发挥着极其重要的作用，随着人 们对核酸的结构与功能认识的不断深入，核酸正在发展 成为一个药物设计的重要靶点。
（一）二氢叶酸还原酶抑制剂 5-33
• 为提高对肿瘤作用的选择性以及克服MTX易产生耐 药性的缺点，人们对MTX和AMT的结构进行各种形 式的改造。
叶酸
依达曲沙
普拉曲沙
（二）胸苷酸合成酶抑制剂
• 由于胸苷酸合成酶是从脱氧尿苷酸合成胸苷酸时的关键 酶，所以发展胸苷酸合成酶特异性抑制剂是近年来抗肿 瘤药物研究的一个重要方向。
• 甘氨酰胺核苷酸甲酰基转移酶活性位点的计算分析表明， 硫原子的引入能增加额外的亲和作用。
• 属于这一类型的抑制剂还有Lilly公司开发的LY309887 （5-44）。目前这些抑制剂都在临床试验中。
（三）甘氨酰胺核苷酸甲酰基转移酶抑制剂
洛美曲沙
二、嘌呤类抗代谢物
主要作用机制 1. 直接或者经过生物转化后模拟天然底物的结构与酶