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1、第19卷第12期化 学 进 展Vol.19No.122007年12月PROGRESSINCHEMISTRYDec.,2007生物催化与新药研究和开发3陈依军 吴旭日(中国药科大学生命科学与技术学院化学生物学研究室 南京210009)摘 要 生物催化具有条件温和、效率高、选择性强、副产物少等特点,因此生物催化在新药的研究和开发中得到广泛的应用。此外,利用生物技术对生物催化剂进行改造优化,将使其能够更好地应用于生产工艺。本文对此领域的进展作一简单介绍和概述。关键词 生物催化 生物催化剂 代谢产物 手性化合物 新药研究和开发中图分类号:Q503;O6
2、43132文献标识码:A文章编号:10052281X(2007)1221947208BiocatalysisinDrugDiscoveryandDevelopment3ChenYijunWuXuri(LaboratoryofChemicalBiology,SchoolofLifeScienceandTechnology,ChinaPharmaceuticalUniversity,Nanjing210009,China)AbstractDuetotheadvantagesincludingmildconditions,highcatalytice
3、fficiency,highstereoselectivityandregioselectivityandlessbyproducts,biocatalysishasbeenwidelyutilizedandappliedindrugdiscoveryanddevelopment.Moreover,biocatalystscanbestructurallychangedandoptimizedthroughnewtechnologiessuchasdirectedevolution,whichcouldbebettersuitedforbioc
4、atalyticprocesses.Inthisreview,recentprogressinthefieldofapplicationofbiocatalysisindrugdiscoveryanddevelopmentisbrieflyintroducedanddiscussed.Keywordsbiocatalysis;biocatalyst;metabolites;chiraldrugs;drugdiscoveryanddevelopment[2] 从上世纪70年代开始,经过几十年的研究与探物催化用于酒精和奶酪的发酵开始,至今生物催索
5、,生物催化在新药研究和开发中的应用日趋广泛化主要集中于水解反应(44%)和氧化还原反应[1]和成熟。特别是近年来,由于生物化学与分子生(30%),而在基团转移、异构化及基团连接等方面的[3]物学技术的快速发展,生物催化技术有了进一步的实际应用相对较少。生物催化与普通的化学方法拓展和应用,如通过定点突变、定向进化等改变生物相比,其最显著的特征就是具有立体选择性、结构部催化剂的稳定性和选择性,从而为新药的研究与开位专一性和化学反应特异性。此外,生物催化还具发提供了新的方法和应用。有催化效率高,反应条件温和等特点。另一方面,生物催化反应也存在对有机溶
6、剂、温度和pH不稳定1 生物催化与生物催化剂[4]及对底物或产物抑制敏感等缺点,但通过定点突通过各国科学工作者的长期研究,发现生物催变和定向进化等方法可以使这些缺点得以克服,从化和生物催化剂都具有独特的催化特征,与传统化而使生物催化更好地应用于新药研究和开发。学反应和催化剂的性质有着明显的不同,并在某些112 生物催化剂方面具有一定的优势。在生物细胞中形成可加速体内化学反应的物质111 生物催化就是生物催化剂,通常以酶为主。酶又有纯酶、粗制生物催化是指利用酶或细胞作为催化剂来完成酶、重组并表达的酶和存在于各种生物细胞中的酶化学反应的过程,又称为
7、生物转化。从数百年前生之分。由于制备和使用的方便性及成本等因素,常收稿:2007年8月3通讯联系人 e2mail:yjchen-cpu@yahoo.com.cn·1948·化 学 进 展第19卷用的生物催化剂主要是粗制酶和微生物整体细胞,211 先导化合物的结构改造在实际应用中各有千秋。酶具有反应步骤少、催化自然界中存在的各种活性化合物是由一系列效率高、副产物少和产物易分离纯化等优点,而整体的酶催化反应所生成,对这些产物进行自然选择,能细胞具有不需要辅酶的再生和制备简单等特点。正使其具有更佳的生物活性。根据自然界的这一特[6]由于酶和整体细胞各
8、有优势,因此反应是用酶还是征,Michels等设计出以酶或整体细胞在液体或固整体细胞来进行就需要考虑到:(1)反应类型;(2)反相中与底物进行系列化反
