英国巴斯大学的科学家在著名的《化学会评论》(Chemical Society Reviews)发表的一篇论文中研究了消旋体,消旋体是一种与某些癌症和其他威胁生命的疾病相关的重要酶,同时对细胞功能也至关重要。科学家们还提出了寻找可中和这些酶的药物的新策略。
许多外消旋体和差向异构酶在人和动物细胞以及致病生物中起着至关重要的作用。它们促进适当的神经功能,有毒物质的降解,细菌细胞壁的形成以及某些药物向其活性形式的转化(布洛芬是最著名的转化形式,它是异构体的混合物,并在布洛芬中转化。肝脏中的活性S-异构体)。但是,尽管正常水平的消旋酶和差向异构酶功能通常是有益的,但水平升高可能是有害的。因此,开发影响这些酶的药物引起了极大的兴趣。
在外消旋体(和相关的差向异构酶)已被实验药物分子作为靶标的实验室实验中,已经取得了令人鼓舞的结果。这些分子降低了外消旋体的功能活性,并有可能被开发成用于治疗包括前列腺癌,乳腺癌和脑癌在内的多种疾病的新疗法。阿尔茨海默氏病和其他痴呆症;细菌和病毒感染;恰加斯病,以及糖尿病的并发症。
开发对抗消旋酶的分子的显著成功包括鉴定D-环丝氨酸(一种天然产物,于1954年发现),该药物用于治疗结核病(一种严重的全球性健康威胁)。
到目前为止,尚未有关于如何使用药物阻止这些有效酶起作用的一般综述。新的Bath论文探讨了用于设计或发现此类药物的所有已知策略,包括用于测量消旋酶功能和扩展药物有效性的方法。该论文还调查了针对特定酶的药物开发的最新进展,这些酶包括α-甲基酰基辅酶A消旋酶(一种与前列腺癌相关的酶),这是该小组自己研究的重点。
此外,巴斯研究人员着手开发一个有关外消旋体和差向异构酶如何发挥功能的连贯模型。他们的希望是使用这种模型来设计和开发更有效的药物。
外消旋体和差向异构酶之所以与众不同,是因为它们能够改变分子的手性,即分子中的基团发生扭曲的方式。许多生物分子表现出手性,给定分子的扭曲方向决定了它的功能:结构完全相同的镜像分子在生物系统中的行为可能有很大不同。这种镜像现象被称为立体化学异构现象,并且镜像分子是异构体。
在生物系统中,两种立体化学异构体之一占主导地位,但有许多例子表明,丰度较低的异构体在细胞中起着特定的,至关重要的作用。例如,氨基酸L-丝氨酸存在于所有细胞的蛋白质和膜中,而其异构体D-丝氨酸在人类和其他高等动物的神经传递中具有特殊作用。外消旋体和差向异构酶催化两个异构体中较不丰富的异构体从较丰富的异构体的形成,从而改变了分子扭曲的方式。他们使用几种不同的化学策略进行反应,但到目前为止,最常见的是从活性碳原子中除去质子,然后从相反的一侧释放质子以淬灭生成的中间体。
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