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1、几丁质酶抑制化合物研究进展几丁质酶抑制化合物研究进展几丁质酶抑制化合物研究进展几丁质酶抑制化合物研究进展【摘要】 几丁质酶抑制化合物作为一种可开发成具有新型作用靶标的生物农药早已引发国内外生物学家地普遍关注。最近几年发觉几丁质酶抑制剂allosamidin对哮喘病具有必然疗效，为几丁质酶抑制化合物在医学领域的应用奠定了必然的基础。本文就几丁质酶抑制化合物的种类、抑制机制，几丁质酶抑制化合物活性测定方式和相关研究领域的进展前景等做一综述。 【关键词】 几丁质酶 抑制化合物 抑制机制 Advances in chitinase inhibitors ABSTRACT As a kind of no

2、vel 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 application in medical domain. This paper introduces several chitinase inh

3、ibitors and their repression mechanism, activity determination methods and looks forward to the development of the related research territory. KEY WORDS Chitinase; Inhibitor; Repression mechanism 1 几丁质酶抑制化合物研究概况 几丁质是N 乙酰氨基葡萄糖以 1，4键连接起来的生物多聚物，是真菌细胞壁、细胞隔膜、昆虫外骨骼的要紧组成成份1。与几丁质代谢相关的酶要紧有几丁质合成酶和几丁质酶两类，几丁质合成

4、酶负责几丁质的合成，几丁质酶负责几丁质的降解。昆虫蜕皮进程中需要几丁质酶部份降解外骨骼中的几丁质以完成其变态发育进程2；真菌出芽生殖进程中也需要几丁质酶降解子母细胞之间的隔以完成其生殖进程3。由于几丁质酶在含几丁质生物的生长发育进程中发挥着不可缺少的重要作用，因此以几丁质酶作为靶目标的新型生物杀虫、抗真菌剂(几丁质酶抑制剂)的开发成为关注的新热点。因为这种物质能够通过抑制几丁质酶的活性，阻止昆虫幼虫和蛹蜕皮和真菌子母细胞的分离而起到杀虫和抗真菌作用。同时由于哺乳动物机体的生命代谢不需要几丁质代谢系统4，故以几丁质酶作为靶目标的新型生物农药具有对人、畜无害的优势。 迄今为止，几丁质酶抑制化合物的

5、相关研究大致经历了三个进展时期：第一时期是从微生物代谢产物中挑选作为昆虫生长调剂剂和抗真菌剂的几丁质酶抑制化合物，并就其对昆虫和真菌生命活动产生的阻碍进行了深切研究，那个时期以allosamidin2的发觉和对其生物合成机制的探讨46为标志；第二时期是对几丁质酶抑制剂与几丁质酶之间彼此作用进行的结构学研究，这为人工设计几丁质酶抑制剂奠定了坚实的基础，那个时期对CI 47、argadin、argifin8与几丁质酶彼此作用方式和空间结构的说明为标志；目前，该领域的研究已经从挑选新的几丁质酶抑制剂进展到成立新的挑选模型和发觉已知几丁质酶抑制剂的新功能。Zhu等9最近研究发觉几丁质酶抑制化合物all

6、osa midin对由IL 13介导的Th2炎症反映引发的哮喘病具有明显疗效标志着第三个时期的到来。 2 几丁质酶抑制化合物的检测方式 检测几丁质酶抑制化合物的方式要紧有平板透明圈法10和化学方式两种，它们的大体原理都是以缓冲液或蒸馏水作为对照，检测目的物是不是能够抑制几丁质酶的活性。 平板透明圈法是在胶体几丁质平板上打孔，然后将等量的几丁质酶别离与蒸馏水(或缓冲液)和待检测物质水溶液混合，将混合液吸入孔中，观看几丁质被分解的情形。由于几丁质酶能够水解平板基质中的胶体几丁质而产生透明圈，假设存在几丁质酶抑制化合物，与对照相较透明圈可变小，乃至不产生透明圈。此法直观、简便，可用于几丁质酶抑制化合

7、物的初筛。 化学方式是基于几丁质酶将几丁质降解后，生成单体或寡聚体的还原性末段能与特定的显色剂发生显色反映，通过测定吸光值的转变计算出几丁质酶的活性。假设存在几丁质酶抑制化合物，吸光值与对照相较有显著降低。此法能定量地分析几丁质酶被抑制的状况。经常使用的化学检测方式有铁氰化钾法11、3，5 二硝基水杨酸法12等。 3 一些要紧的几丁质酶抑制化合物及其抑制机制 糖类几丁质酶抑制化合物 (1)Allosamidin Allosamidin是Sakuda等在挑选新的昆虫生长调剂剂进程中，从链霉菌次生代谢产物中分离出的几丁质酶抑制化合物1，是由2分子N 乙酰基 D 氨基阿洛糖和1分子氨基环戊醇衍生物组

8、成的拟三糖化合物13(图1)，能以竞争性抑制的方式抑制几丁质酶活性。Allosamidin对家蚕几丁质酶14、真菌几丁质酶15均具有较强 的抑制活性，对Streptomycin griseus、Serratia marcescens13及Candida albicans16几丁质酶的抑制作用均较微弱。活体实验说明allosamidin能够阻止家蚕和黏虫的蜕皮，致使其死亡14，同时还能抑制真菌的裂殖15。Allosamidin是一种广谱的几丁质酶抑制化合物，对多种不同来源的几丁质酶都具有必然的抑制活性，但由于allosamidin人工合成难度较大，大量生产本钱很高，制约了它在生产上的普遍 图1

9、Allosamidin (R=CH3)和DMA(R=H)结构应用，这刺激了人们继续挑选更经济、有效的几丁质酶抑制化合物。 (2)Allosamidin的衍生物 在对allosamidin进行深切研究的同时，有人又在allosamidin产生菌的菌丝体中挑选到了对酵母几丁质酶具有强烈抑制作用的化合物demethylallosamidin(DMA)，它能强烈地抑制酵母几丁质酶的活性，阻碍酵母细胞的割裂3。对产生菌代谢途径进行深切研究时发觉DMA是allosamidin生物合成中间体5。它们在结构上的不同要紧在于R基团的不同，allosamidin的R基团为CH3，DMA的R为H原子3(图1)。DM

10、A对酵母几丁质酶的抑制活性比allosamidin强，但它们对昆虫几丁质酶几乎具有相同的抑制活性17。 1991年Nishimoto等用白念珠菌几丁质酶作为靶标来挑选几丁质酶抑制剂时，在链霉菌SA 684菌株的菌丝提取物中又挑选到另外两种allosamidin的衍生物：glucoallosalosamidin A、B18，它们对多种来源的几丁质酶一样具有抑制活性。这对设计新型结构的几丁质酶抑制化合物提供了重要的参考。 肽类几丁质酶抑制化合物 (1)CI 4 CI 4是Izumida等在海洋假单胞菌IZ208中分离出的一种由精氨酸和脯氨酸组成的环二肽几丁质酶抑制化合物19(图2)。CI 4能够抑

11、制酵母子母细胞的分离，并能阻止人类病原真菌白念珠菌向能够侵染人的形式的转变20。与allosamidin相较，CI 4对多数几丁质酶抑制作用较低，但由于CI 4与几丁质酶彼此作用的化学结构比较容易弄清楚，因此CI 4是进一步结构优化的超级有效的支架结构7。 (2)Argifin和argadin Argifin是Omura等从真菌Gliocladium 0688的培育液中分离出的几丁质酶抑制化合物，Nomega (N methylcarbamoyl) L arginyl N methyl L phenyalanyl L aspartyl L aspartyl D alanyl组成的环五肽的几丁质

12、酶抑制化合物21(图3)。Argifin是第一从真菌的代谢产物中发觉的几丁质酶抑制化合物，并以依托剂量的方式抑制几丁质酶的活性，它能通过抑制蟑螂几丁质酶活性阻止蟑螂蜕皮21， 对几丁质酶的抑制活性比allosamidin 图2 CI 4结构弱，但作为一种在结构上与糖类化合物完全不同的几丁质酶抑制化合物，argifin对抑制机制的深切研究具有超级重要的价值。 Argadin是Arai等在真菌Clonostachys sp. FO 7314菌株的代谢产物中分离到的一种新型几丁质酶抑制化合物22。Argadin的结构与Argifin超级相似，为Nomega acetyl L arginyl D pr

13、olyl homoseryl histidyl L 2 aminoadipyl组成的环五肽化合物(图4)。Argadin也能通过抑制蟑螂几丁质酶活性，阻止其幼虫蜕皮21。结构学研究发觉argadin与argifin均与几丁质酶Asp142和Glu144彼此作用，这两个氨基酸是18家族几丁质酶催化活性中心超级保守的氨基酸序列。Argadin与酶活性中心的结合比argifin加倍紧密，形成的复合物的构象也更为稳固，因此argadin对几丁质酶抑制活性比argifin更强，乃至比allosamidin具有更强的几丁质酶抑制活性8。 其它几丁质酶抑制化合物 在对allosamidin深切研究的同时，N

14、itoda在真菌中发觉了一种水溶性大分子几丁质酶抑制化合物23；Tabudravu等在海绵中挑选出了psammaplin A24；Gustav baaje Kolstad等人工设计合成了几丁质酶抑制化合物HM508，并对其与18家族几丁质酶彼此作用的晶体结构做了深切研究25。目前已挑选出近十种不同来源的几丁质酶抑制化合物，同时，研究人员对它们在生产和生活中的应用也进行了踊跃的探讨。 4 几丁质酶抑制化合物的应用前景 几丁质酶抑制化合物的研究始于日本，以后美、英等国的研究者也对几丁质酶抑制化合物的作用机制做了很多踊跃的探讨，在我国相关领域的研究尚处于起步时期。由于几丁质酶在含几丁质生物的生长发育

15、进程中发挥着不可缺少的重要作用，因此几丁质酶抑制化合物作为新型生物杀虫、抗真菌剂具有较大的开发前景。最近的研究发觉allosamidin对由IL 13介导的Th2炎症反映引发的哮喘病具有明显的医治作用，同时对其信号传导途径做了初步探讨1。该研究将几丁质酶抑制化合物的研究推到了一个崭新的时期，为几丁质酶抑制化合物在医学领域的应用打开了大门。随着分子生物学技术的进展和现代医学对某些生命进程的慢慢揭露，并对其涉及的关键酶、受体、转录因子、趋化因子及信号传导途径的深切研究，几丁质酶抑制化合物必将在更普遍的领域发挥作用，为人类做出更大的奉献。【参考文献】 1 Merzendofer H, Zimoch

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