GABA_,A_受体及其非竞争性拮抗剂的研究进展

GABA_,A_受体及其非竞争性拮抗剂的研究进展 !里些三兰垒查堑主兰竺重星垒蔓:!二星兰全堡奎叁 :!: GABA。受体及其非竞争性拮抗剂的研究进 展 巨修练任天瑞 (中国科学院过程工程研究所) 丫_氨基丁酸(y-aminobutyric acid，GABA)是,种主要的神经传递物质，存在于脊椎动物 的中枢神经和昆虫的周缘神经系统，由神经细胞末突触前膜释放出，与突触后部存在的 GABA受体结合，进行神经传递活动。 GABA首先于1910年在细菌中发现，然后在植物、动物、及昆虫体内发现，GABA的 合成及代i身}途径直到1976年才研究清楚(图1)。 哺乳动物GABA。受体，按其对药物的敏感性和结构特征可分为二类，一类为离子型(GABA。和GABAc)受体，另一类为代谢型(GABAB)受体。哺乳动物GABA。受体是分 细胞膜上的跨膜糖蛋自，由分子量约为50(60 的oL、口、n 6、P等亚基组成的分KD布于 子量为200-400KD的寡聚蛋白，到目前为止，至少有16种亚基被确认(cd一6、p1-4、T1—3、6、p1—2)， 同种亚基的氨基酸序列同源性达70,80,，而不同种亚基的氨基酸序列同源性为35, 40,。组成受体的亚基跨过细胞膜，象5个花瓣一样组成cI。通道，其中每个亚基都含有4 个跨过细胞膜的疏水区(M1(M4)以?螺旋的形式跨过细胞膜，在通道中起不同的作用(图2)。 GABA及GABA激动剂(agonists)作用于大鼠GABA。受体，其a亚基的Phe64残基 亚基的Tyrl57-Glyl58(Tyrl59(Thrl60和Thr202-Gly203(Ser204(Tyr20二片段非常重及口 对于GABA拮抗剂(antagonists)作用于大鼠GABA。受体，其?亚基中M2的Thr276要，而 及11e270 残基很重要，M2位于通道内侧，其特定的氨基酸残基对通道中的离子有一定的选择性。 不同生物或同一生物的不同发育时期组成GABA受体的亚基不同，因此，对药物 出不同的敏感性。如以2a、20和另外一种亚基组成GABA受体，以此推算在哺乳动现 可能存在2000个以上的不同受体，Bamard等，设想最多有800种GABA(受体，物中 离子通道的亚基不同，而表现出不同的药理学特性。Mckemanard等，通过免疫由于组成 沉降技术测 定组成GABA。受体的主要亚基不超过10种。总之，亚基的组成不同对药物的敏感性也 同，利用不同亚基与药物的特异结合是研究、开发选择性药物的重要途径。 不 从七十年代初到八十年代中期，通过电生理、同位素技术及分子生物学方法确认哺乳 动物GABA(受体主要含有5个与配体的结合点，分别为(图2):GABA位点;苯二氮 (Benzodiazepine)位点:苦毒宁(Picrotoxinin)位点:巴比士盐酸(Barbiturate)位点:类固醇类 卓(Steroid)位点。荷包牡丹碱(bieuculline)结合于GABA位点，竞争性的抑制GABA诱导的c1‘ 电 Benzodiazepine位点结合，可增加cl‘通道开放的频率。Picrotoxinin是 流。药物通过与 (非竞争性的抑制结合位点。Benzodiazepine是镇静催眠药结合位点。神经活性甾GABA 化合物与Steroid位点结合，可选择性的调节GABA。受体机能。 类 GABAGABA昆虫受体的研究远落后于哺乳动物(受体的研究。昆虫是否具有同哺乳 dieldrin) 抗动物GABA^一样的受体，目前还不清楚，仅发现3种亚基，分别为:Rdl(resistanceto and GDR(GABA glycine?like receptor ofDrosophila)果蝇的GABA和甘氨酸受 体;环戊二烯，chloride channel 3)配体门控的氯离子通道和同源染色体LCCH3(1igand—gated homologue 3，其中Rdl已证明具有GABA(受体的机能。果蝇GABA受体亚基第302位丙氨酸突 丝氨酸，从而产生了对环戊二烯类杀虫剂的抗性。 变为 中国化工学会农药专业委员会第十,届年会论文集 GABA激动剂(agonists)能促进GABA诱导的Cl_电流，而GABA拮抗剂(antagonistes)则 抑制GABA诱导的c1(电流。GABA拮抗剂又可分为竞争性拮抗剂(competitive antagonists) 和非竞争性拮抗剂(noncompetitive antagonists)，竞争性拮抗剂，如:荷包牡丹碱(bicuculline)， 竞争性的抑制Cl‘电流，它与GABA竞争性的结合同一位点。非竞争性拮抗 剂，如:苦毒 宁(picrotoxinin)，通过变构调节，非竞争性的抑制CI‘电流。目前，非竞争性拮抗剂的研究 是开 发杀虫剂的热点之一。 到目前为止，主要有四类不同结构的化合物被确认为GABA。受体拮抗剂(图3)。 别为:1(Cyclodienes，2(Picrodendrin，3(Fipronil，4(Trioxabicyclooctane。 分 1977年，Korenaga等人报道，二环硫化磷酸酯类化合物在大白鼠神经节结合部位有抗GABA作用，引起了众多科学家的注意，1982年，松村等通过电生理及分子生物学等方 首先确认杀虫剂林丹的作用受体为GABA受体，从此揭开了GABA受体拮抗剂法， 幕。尾添等合成了一系列0L(Endosulfan同系物，且通过3D(SQAR的研究，研究的序 GABA受体与拮抗剂结合的四点(A，B，c，D)三维药效团模型。Casida研究小初步建立起了 化磷酸酯类化合物的基础上，开发出PS]TBPS和rH]EBOB，组在研究二环硫 PS]TBPS仅与哺乳动物 GABA^受体有较高的亲和性，而【3H]EBOB与昆虫GABA 的亲和性，在杀虫剂体Pb(in GABA 测定中被广泛应用。本哺乳动物(受体均有较高vitro) 物的过程中发现，在TBPS的3位引人入一个适当的烷基，人在研究二环硫化磷酸酯类化合 LC50rat)50(Lc。housefly, 倍以上，该化合物对线虫也有较高的活性，现正可提高选择毒性Picrodendrin( Q是从植物Anamirta coccuI蛳种子中提取出的活性较在进一步研究中。 高的,种化合物，其体外择毒性 (LC50housefly,LC50rat)大于76倍，尾添等，通过对该类化合物的构效关系研究发现，其4 位取代在选择毒性上起主要作用。Fipronil是八十年代中期商品化的高效杀虫剂，该化合 物结构新颖，其体外选择毒性(Lc?housefly,LC5。rat)大于100倍，该类化合物的研究已受 到广泛重视。 GABA受体是杀虫剂的重要作用靶标之一，随着分子生物学及电生理学实验技术的 展，GABA受体通道的结构将被解释清楚，这将为选择性药物提供理论依据，发 结合 3D-QSAR研究，将开发出高效、安全的杀虫剂用于农业生产及改善人门的生活环 境。 围1(G^队的代谢途径( 中国化工学会农药专业委员会第十一届年会论文集 图2 GABAA受体模型( :!:!堕些三堂垒奎堕主些耋墨叁墨?二旦兰全堡奎壅 c，Y,图3 GABA,非竞争性拮抗剂“6嚣c，蓦c,躲麓o-。淑?CF3焱CCN。 ? 海。一淞。。渖I a-endosuifan BIDN lindaneOTD 2(Picrodendrin O O O A A,^, tutiDicrotoxinin picrodenddmQ 3Flpronll ( LY219048 fipronil U-93631 4(Trioxablcyclooctane TBPS 参考文献:略