【正确答案】例如人免疫缺陷病毒蛋白水解酶(HIV protease)是治疗艾滋病的重要靶点。HIV蛋白酶的三维结构已经解析清楚,在水解蛋白肽键时,酶分子中的两个天冬氨酸残基(Asp 25和Asp 25′)与被水解的肽键的羰基氧原子形成氢键,两个异亮氨酸残基(Ile 50和Ile 50′)与水分子形成氢键,水又与肽链的羰基形成氢键,构成了HIV蛋白水解酶履行水解功能时的结构特征(图a)。
(a) (b)
根据酶在催化水解过程的上述复合物的结构,如果设计的化合物能与这些氨基酸残基相结合,就能够阻止该酶的催化功能。取代的环脲分子(图b)有两个羟基与天冬氨酸结合,脲基的氧原子履行结构水分子的氧原子作用,与异亮氨酸结合,苯环增加了与酶分子疏水腔的结合。由于该化合物具备了与HIV蛋白酶结合的必要的原子和基团,呈现有强效的抑制作用(Ki=0.27nmol/L)。有趣的是,根据自由能变化与离解常数的关系式ΔG= -2.303RTlgKd,计算出结合能为56kJ/mol,这与基于酶分子与该抑制剂结合时功能基的贡献计算得到的结合能为58kJ/mol非常相近,表明这种设计的理论计算与实验数据基本是一致的。
【答案解析】