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藥物設計：方法、概念和作用模式

為了解決合庫109阿摩的問題，作者（德）GERHARD KLEBE 這樣論述：

藥物設計是一門科學，一門技術，更是一門多學科融合的藝術。眾所周知，發明是一種創造性行為的產物，而發現則是對已知世界的探索。藥物設計緊緊圍繞發明和發現兩個過程，旨在建立一套來源於現有知識和技術但又高於現有知識和技術的方法。   此外，從事藥物設計的科學家的創造性和直覺也時常起到決定性的作用。藥物是一種能通過引起某種生理作用從而影響生命系統的物質，《藥物設計：方法、概念和作用模式》重點剖析了藥物設計方法及藥物在有機體內的作用模式，在結構設置和出發點上與傳統的藥物化學書籍不同。 　　 《藥物設計：方法、概念和作用模式》重點介紹了藥物研究的基礎、先導化合物的發現、常用的實驗和理論、構效關係和設計方法、

藥物的作用方式，以及基於結構設計的諸多經典案例。 譯者的話 中文版序 Preface 引言 介紹 第一部分 藥物研究基礎 第1章 藥物研究：昨天、今天和明天 3 1.1 這一切都始于傳統藥物 4 1.2 動物實驗與藥物研發 5 1.3 抗傳染病的鬥爭 7 1.4 藥物研究中的生物學概念 8 1.5 體外模型和分子測試系統 10 1.6 精神疾病的成功治療 11 1.7 建模與電腦輔助設計 12 1.8 藥物研究和藥物市場的成果 15 1.9 有爭議的藥物 18 1.10 概要 18 第2章 早期藥物研究大多靠偶然發現 20 2.1 乙醯苯胺而不是萘：一個有價值的新退熱劑

20 2.2 麻醉劑和鎮靜劑：純粹的意外發現 21 2.3 富有成效的合作：染料和藥物 22 2.4 真菌殺死細菌並對合成有幫助 24 2.5 致幻劑麥角酸二乙基醯胺的發現 25 2.6 合成路線決定了藥物的結構 26 2.7 意外的重排反應生成了新藥 27 2.8 一些因意外而被發現的新藥 28 2.9 如果沒有意外發現的能力，我們會如何？ 29 2.10 概要 30 第3章 經典藥物研究 31 3.1 阿司匹林：一個永無止境的故事 31 3.2 瘧疾：成功與失敗 35 3.3 嗎啡類似物：分子到片段 39 3.4 可卡因：藥物和有價值的先導結構 44 3.5 H2拮抗劑：無手術的潰瘍治

療 46 3.6 概要 50 第4章 蛋白質—配體相互作用是藥物效應的基礎 52 4.1 鎖鑰原理 53 4.2 膜的重要性 55 4.3 結合常數Ki反映蛋白質—配體相互作用的強度 56 4.4 重要的蛋白質—配體相互作用類型 58 4.5 蛋白質—配體相互作用的強度 60 4.6 水是所有問題所在 61 4.7 蛋白質—配體相互作用的熵效應 62 4.8 氫鍵對蛋白質—配體相互作用有何貢獻？ 64 4.9 蛋白質—配體疏水相互作用的強度 68 4.10 結合和移動性：熵焓補償 69 4.11 對藥物設計的啟示 72 4.12 概要 73 第5章 光性（手性）和生物效應 75 5.1 L

ouis Pasteur晶體分離實驗 75 5.2 基於結構的光性 76 5.3 對映體的分離、化學合成及生物合成 80 5.4 通過脂酶拆分外消旋體 80 5.5 對映異構體具有不同的生物效應 84 5.6 為什麼鏡像異構體對於受體而言是有區別的？ 89 5.7 在手性世界中暢遊 92 5.8 概要 93 第二部分 先導化合物的尋找 第6章 尋找先導化合物的經典方法 97 6.1 藥物發現的開始：經由人體篩選出的苗頭化合物 97 6.2 從植物中發現的先導化合物 98 6.3 來自動物毒液及其他成分的先導化合物 100 6.4 來源於微生物的先導化合物 101 6.5 從染料及其製備中間體

發現新藥物 103 6.6 模仿：內源性配體功能 105 6.7 不良反應提示新的治療方案 107 6.8 從傳統研究到化合物庫的篩選 108 6.9 概要 109 第7章 先導化合物開發涉及的篩選技術 111 7.1 通過高通量篩選（HTS）生物活性 111 7.2 顏色改變顯示活性 112 7.3 快中求快：用最少的材料測試更多的化合物 114 7.4 從結合到功能：在完整細胞中測試 115 7.5 回到全動物模型：線上蟲上篩選 115 7.6 虛擬庫的電腦篩選 117 7.7 生物物理學篩選 119 7.8 利用磁共振篩選 121 7.9 蛋白質晶體篩選小分子片段 122 7.10 拴

系配體探索蛋白質表面 125 7.11 概要 128 第8章 先導化合物的結構優化 130 8.1 藥物優化策略 130 8.2 原子和官能團的電子等排替換 131 8.3 芳香族取代基的系統性變化 133 8.4 活性和選擇性的優化 134 8.5 從激動劑到拮抗劑的優化 137 8.6 生物利用度和藥效持續時間的優化 139 8.7 藥效團空間結構的變化 140 8.8 結合位點和結合動力學的親和力，焓和熵的優化 140 8.9 概要 144 第9章 前藥設計 146 9.1 藥物代謝基礎 146 9.2 酯類是理想的前藥 148 9.3 化學包裹：多種前藥策略 152 9.4 L—D

OPA療法：一個聰明的前藥概念 154 9.5 藥物靶向，特洛伊木馬和前體前藥 155 9.6 概要 159 第10章 模擬肽 161 10.1 多肽相關的療法 161 10.2 模擬肽設計 163 10.3 變化的第一步：修飾側鏈 164 10.4 更大膽的步驟：修飾主鏈 165 10.5 通過鎖定構象以固定骨架 167 10.6 通過擬肽設計干擾蛋白質—蛋白質相互作用 169 10.7 通過丙氨酸掃描追蹤選擇性NK受體拮抗劑 172 10.8 CAVEAT：理想的擬肽結構生成器 175 10.9 擬肽設計：君在何處？ 176 10.10 概要 176 第三部分 實驗與理論方法 第11章

組合化學：大數位化學 181 11.1 大自然如何產生化合物多樣性 182 11.2 以蛋白質的生物合成為工具構建化合物庫 182 11.3 有機化學的另一個角度：隨機指導合成一系列化合物的混合物 183 11.4 化學空間包含了什麼？ 184 11.5 固相負載的化合物庫：完全轉化與簡單純化 185 11.6 固相負載的化合物庫需要複雜的合成策略 186 11.7 固相負載的化合物庫中，哪個化合物具有生物活性？ 189 11.8 多樣性的組合庫：合成化學的挑戰 190 11.9 G蛋白偶聯受體的納摩爾（nmol/L）級配體 190 11.10 比卡托普利活性更優：從取代吡咯烷組合庫中得到的

苗頭化合物 193 11.11 平行反應還是組合化學，在溶液中還是在固相載體上？ 193 11.12 蛋白質主動尋找其最優配體：點擊化學和動態組合化學 195 11.13 概要 198 第12章 藥物研發中的基因技術 200 12.1 基因技術的歷史和基礎 201 12.2 基因技術：藥物設計中的關鍵技術 203 12.3 基因組專案破譯生物結構 204 12.4 人類蛋白質組學的生物空間包含什麼？ 205 12.5 插入、敲除：治療概念的驗證 209 12.6 分子測試系統的重組蛋白 210 12.7 通過RNA干擾沉默基因 211 12.8 蛋白質組學和代謝組學 212 12.9 晶片上

的表達模式：微陣列技術 215 12.10 SNPs和多態性：使我們有所不同 216 12.11 個人基因組：獲得個體治療？ 217 12.12 遺傳差異成為疾病 218 12.13 表觀遺傳學：生活和環境影響基因活動會在生命之書中作一個標記 219 12.14 基因治療的範圍和限制 221 12.15 概要 222 第13章 結構測定的實驗方法 225 13.1 晶體：美在其外，內有乾坤 225 13.2 正如牆紙：對稱性決定晶體堆積 227 13.3 晶格的X射線衍射 228 13.4 晶體結構分析：對衍射圖樣的空間排列和強度的評價 231 13.5 晶體衍射能力和解析度決定了晶體結構的

精確度 232 13.6 電子顯微鏡：用二維晶體構建膜蛋白結構 237 13.7 溶液中的結構：NMR波譜的共振實驗 238 13.8 從光譜到結構：原子間相對距離到幾何空間的衍變 239 13.9 晶體結構或NMR結構與生理狀態下結構的相關性如何？ 241 13.10 概要 243 第14章 生物大分子的三維結構 245 14.1 醯胺鍵：蛋白質的骨架 245 14.2 蛋白質在空間折疊形成α螺旋和β折疊 246 14.3 通過折疊花式和結構域從二級結構到三級結構和四級結構 250 14.4 蛋白質的結構和生物學功能是否相關？ 252 14.5 蛋白酶對底物的識別和剪切：精緻的結合口袋 2

55 14.6 從底物到抑制劑：底物庫的篩選 256 14.7 當晶體開始舞動起來：從靜止的晶體結構窺探其動態變化及反應特性 256 14.8 解決同樣問題的方案：具有不同折疊的絲氨酸蛋白酶有同樣的功能 261 14.9 DNA結構作為藥物靶點 262 14.10 概要 264 第15章 分子模擬 266 15.1 三維結構模型是化學研究的利器 266 15.2 分子模擬的策略 267 15.3 基於知識的方法 268 15.4 基於力場的方法 269 15.5 量子化學方法 271 15.6 計算分子的性質 272 15.7 分子動力學：模擬分子運動 274 15.8 柔性蛋白質在水中的動

力學 276 15.9 模型和類比：區別在哪裡 279 15.10 概要 279 第16章 構象分析 281 16.1 多個可旋轉鍵產生大量的構象 282 16.2 優勢構像是某個分子的局部能量最低點 282 16.3 怎樣有效地掃描構象空間？ 284 16.4 是否有必要搜尋全部構象空間？ 284 16.5 搜索出受體結合狀態下局部能量最低點的難點 286 16.6 利用基於知識的方法來有效地搜索相關構象 287 16.7 構象搜索的結果是什麼？ 288 16.8 概要 289 第四部分 構效關係和設計方法 第17章 藥效團和分子比對 293 17.1 藥效團將藥物分子錨定在結合口袋裡

293 17.2 藥物分子的結構疊合 294 17.3 分子體積的邏輯運算 296 17.4 構象轉變對藥效團的影響 297 17.5 系統構象搜尋和藥效團假說：“活性類似物方法” 299 17.6 分子的識別特徵和分子的相似度 300 17.7 基於識別特徵的自動分子比較和疊合 302 17.8 剛性類似物顯示生物活性構象 303 17.9 如果缺少剛性類似物：模型化合物闡明活性構象 304 17.10 藥效團取決於蛋白質結構：結合口袋的“熱點”分析 304 17.11 用藥效團模型搜索資料庫產生新型先導化合物 309 17.12 概要 310 第18章 定量構效關係 311 18.1 生

物鹼的構效關係 311 18.2 從Richet、Meyer和Overton 到Hammett和Hansch 312 18.3 親脂性的測定和計算 313 18.4 親脂性和生物活性 314 18.5 Hansch分析和Free—Wilson模型 314 18.6 分子空間構效關係 317 18.7 結構比對作為分子相互比較的先決條件 318 18.8 結合親和力作為化合物屬性 318 18.9 如何進行CoMFA分析？ 319 18.10 分子場作為