天然产物研究与药物筛选

《天然产物研究与药物筛选》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、天然产物研究与药物筛选植物、真菌、细菌、地衣、昆虫和其他更为高等的动物，一切生物体的细胞，都在进行着错综复杂的合成活动。这样大量的有机化合物在细胞中形成，它们中的许多对人类具有重要的实际意义。　　药物发现计划中筛选过程需要化合物多样性，而天然物质一直就是化合物多样性的来源之一。本篇主要讲述天然物质用于药物发现的利与弊，所举的一些例子主要来源于高等植物，但所有的建议适用于其他生物。　　人类周围有着各种各样的生物，也许人类是幸运的，它们都具有将相对简单的单体分子构建成大量的具有结构差异的类似药物的小分子的能力。这些小分子因为它们通常不具有明显的初级代谢

2、功能，通常被称为第二代谢体（secondarymetabolite），全世界到底有多少种生物仍然处于争论中，但常引用的数据为3000万，在许多生物尤其是微生物中，一个种的生物往往由具有不同代谢特征的多个株组成。而且现存的生物都带有将近3亿年的化学物质进化，自然选择压力看起来使化合物的结构多样性和和生物活性多样性趋向最大化。　　1966年Geissman和Crout观察到，植物细胞具有错综复杂的生物合成功能，可以形成大量的有机化合物，化合物中的绝大部分拥有一个到几个手性中心。这种手性将一个具有三维结构的化合物分成许多代谢物，同时使化学合成专家难以复制

3、。自然界的化学有另一个令人迷惑的现象，所有的各种各样的第二代谢物均由几个前体物质合成，最著名的几个前作物质是乙酰辅酸A、甲羟戊酸和芳香族氨基酸以及它们的不含氮的衍生物。它们三个，和几个通常很少用到的中间体如非芳香族氨基酸、已糖和戊糖用不同的排列和合成方式反复地使用，构成了大量的复杂化合物，现在已知道的结构大约有120000种。　　第二代谢物存在的价值　　为什么活着的生物体耗费大量的资源合成第二代谢物？这个问题长期一直处于争论中，即使现在也充满争议，但原先认为是垃圾产品的概念已经被绝大多数人抛弃了。　　尽管仍不能够完整的定义和解释第二代谢体的功能，但

4、现在大多数人的观点是绝大多数的第二代谢物的功能是提高合成者的适应性。通过与环境和环境中的其它生物的相互作用，第二代谢物提高了合成者和后代的生存能力。提高生存能力有许多不同的方式，合成者对掠食者和致病原的抵抗是其中的一种。有许多文献报道，高等植物产生的第二代谢物能够帮助植物抵抗食草动物。高等植物由于它们的土生性，仅能够发展他们的防御能力，这与整个生物界的实际情况有很大差别，第二代谢物也可以是强大的进攻武器，例如病原体对植物，动物对动物。蛇和蜘蛛的毒液和海蜗牛的螺旋毒素是一组非常有意义的复杂进攻物质，具有多样的药理活性。　　许多被划分为第二代谢物的化合

5、物，都已证明具有与其他生物或环境中其他类型生物相互作用的生物活性。从药物发现的观点而言，这是一个有用的先决条件。　　结构多样住　　假如对随机筛选过程最重要的因素是化合物结构的多样性，那么一个重要的问题是在生物体内具有什么水平的结构多样性。不幸的是，对这个问题的回答是假定的，将一个提取物中的所有化合物都分离出来在实际中是不可能的。商业的重点已转移到提取产物只要具有强大的分析活性就可以（例如含酒精和咖啡因的饮料、挥发性汽油和一些药品，最著名的如鸦片）。很明显，在它们中能分离到的化合物的数目多达上百种。随着分离和鉴定技术的改进，数目也将继续增加。进一步经

6、验显示在种的水平上，甚至经常在一个种内（例如微生物的株），生物的化学合成也各有不同。　　上面的结论并不总是在研究中获得支持，将一个种的生物作为科学实验对象的天然物质化学家们。通常将注意力集中在其特别关注的某种化合物上，或应用对其所期望的化合物最有利的技术进行分离。结果造成发现其预期的化合物的几率增加，而发现“非预期”的化合物的机会减少。　　当分离过程的监测器由特殊的提取技术变为生物分析技术时，这种情况发生了变化，甚至在已经被大量研究的生物中发现非寻常的新型化合物。举一个例子来说，抗生育化合物yuehchukene从Murrayapaniculate

7、中的分离就是应用的生物分析技术作为监测器的。在发现yuehchukene之前，Murrayapoiculate已经在大量实验中被报道作为香豆素和多氧化类黄酮的来源，但象yuehchukene这样的生物碱以前却从未有报道。　　第二代谢物对药物发现有利的另一个方面是它们经常是以同类化合物家族的形式存在。这样生物分析介导的分离经常能得到一系列结构相似的生物活性物质，这就是一个小的化合物组合库，对它的研究可能帮助明白结构与功能的关系。这样的例子有改进的clerodanediterpenes化合物家族，在哥斯达黎加的几个同族的Flacourtiaceae中发

8、现的化合物。　　天然物质的未来　　历史上，天然物质一直是药品的一个主要来源，世界上现在仍有许多人在使用植物药物。当西方的制