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分子生物学角度浅谈药物作用机理胡婧怡aa湖南中医药大学，药学院JingyiHua*1aSchoolofPharmaceuticalSciences,HunanUniversityofChineseMedicine,Changsha410208,China[摘要]：分子生物学是药物开发的重要研究方向，本文将介绍分子生物学的三个主要内容，即核酸的分子生物学、蛋白质的分子生物学、细胞信号转导的分子生物学，并浅谈其药理应用RNA干扰技术及典型药物作用机制。[关键词]：分子生物学，药理应用，水杨酸，肝炎1.核酸的分子生物学：核酸的分子生物学研究核酸的结构及其功能。核酸的主要作用是携带和传递遗传信息，因此分子遗传学（moleculargenetics）是其主要组成部分。由于50年代以来的迅速发展，该领域已形成了比较完整的理论体系和研究技术，是目前分子生物学内容最丰富的一个领域。研究内容包括核酸/基因组的结构、遗传信息的复制、转录与翻译，核酸存储的信息修复与突变，基因表达调控和基因工程技术的发展和应用等。遗传信息传递的中心法则（centraldogma）是其理论体系的核心。[1]1.1RNAi的作用过程：当病毒基因、人工转入基因、转座子等外源性基因随机整合到宿主细胞基因组内,并利用宿主细胞进行转录时,常产生一些双链RNA(double-strandedRNA,dsRNA)。宿主细胞对这些dsRNA迅即产生反应,其胞质中的DicerRNaseL将dsRNA切割成多个具有特定长度和结构的小片段RNA,即siRNA。由于siRNA与外源性基因的mRNA具有同源互补性,因此二者结合可介导宿主细胞内的一系列酶促反应,如RNA诱导的沉默复合体(RNA-inducedsilencingcomplex,RISC)与外源性基因表达的mRNA进行特异性结合,并诱发宿主细胞针对这些mRNA的降解*Correspondingauthor.Tel.:+8618373148516.E-mailaddress:530434300@qq.com(J.Hu).反应,使外源性基因的蛋白表达消失(图1)。RNAi发生于除原核生物以外的所有真核生物细胞内。RNAi具有放大效应。被降解的mRNA片段及未被降解的完整mRNA均可作为引物,在RNA依赖的RNA聚合酶(RNA-dependentRNApolymerase,RdRP)作用下,合成更多的dsRNA。新合成的dsRNA进入下一轮RNAi循环。最初,人们将dsRNA(200～500bp)导入果蝇、锥虫等低等生物体或细胞内,均可产生特异性RNAi现象,但大于30bp的dsRNA在哺乳动物或人体细胞内产生RNAi的特异性较差。随着对RNAi发生机制的深入了解,人们发现大于30bp的dsRNA在人类细胞内能强烈促进Ⅰ类干扰素、dsRNA依赖性蛋白激酶(PKR)及2′,5′-寡聚腺苷酸合成酶的合成.上述三图1RNAi作用机制示意图种因子均能激活潜伏的RNA酶(RNaselatent),导致mRNA非特异性降解。但是,低于30bp的dsRNA则不具这种效应。因此,设计针对目的基因的siRNA,经体外合成后导入细胞内,观察其诱发的生物学效应,是近年来RNAi技术的发展趋势。siRNA是一种含有21～22nt的二聚体,经阳离子脂质体处理、显微注射或人工载体导入等方法可以实现针对人体细的RNAi。1.2RNAi的临床应用：1.2.1治疗病毒感染：利用RNAi技术可以干扰病毒的复制及相应蛋白质的翻译。但在人体细胞内的实验还刚刚起步。应用siRNA可能成为防止HIV-1感染的一种有效手段。RNAi也在用于其它种类的病毒研究,例如,Bitko等应用siRNA成功抑制了呼吸道合胞病毒(RSV)基因的表达,为防止RSV感染开创了新的途径。1.2.2治疗肿瘤：有学者应用RNAi成功阻止了慢性髓性白血病(CML)和急性淋巴母细胞瘤(ALL)瘤细胞的生长分化。利用RNAi将这些易位融合基因所产生的异常mRNA进行降解,可望对相关的疾病产生积极的治疗作用。另外,对过度表达凋亡抑制因子如Bcl-2、C-myc而产生的肿瘤,亦可使用相应的siRNA降低Bcl-2、C-myc等的表达，从而缓解或消除肿瘤的发生。1.2.3其他治疗：最近有作者报道,利用RNAi体外观察dsRNA降解脊延髓肌萎缩症(SBMA)患者细胞内的异常mRNA,已获得成功。虽然此实验与更接近于生理状态下的实验相比还有一定距离,但这并不能掩饰RNAi在治疗基因相关性疾病中的巨大潜力。[2]2.蛋白质的分子生物学:执行各种生命功能的主要大分子──蛋白质的结构与功能。尽管人类对蛋白质的研究比对核酸研究的历史要长得多，但由于其研究难度较大，与核酸分子生物学相比发展较慢。近年来虽然在认识蛋白质的结构及其与功能关系方面取得了一些进展，但是对其基本规律的认识尚缺乏突破性的进展。下面将从角度简要讲解其机制：2.1乙型肝炎病毒(HBV)和丙型肝炎病毒(HCV)的感染：由乙型肝炎病毒(HBV)和丙型肝炎病毒(HCV)的感染引起的急性和慢性肝病目前还没有满意的治疗方法.新型治疗方法和治疗药物的研究开发,依赖于肝炎病毒致病的分子生物学机制的研究进展.关于HBV感染个体准种概念的引入,使我们对于HBV基因变异的研究,从单一病毒的基因变异上升到群体病毒的基因变异､从静态的基因突变上升到动态的基因变异,从而对HBV存在状态的看法发生了根本的改变.HBV感染肝细胞的相关受体蛋白虽然进行了多年的研究,但还没有最终确定.利用新型技术对于HBV表面抗原蛋白的结合蛋白进行筛选是一个重要的方向.HBV和HCV感染与肝细胞癌之间的关系已经得到确定,但是具体的分子生物学机制还有许多工作要做.研究这2种肝炎病毒反式激活作用的把基因是阐明其引起肝细胞癌分子生物学机制的重要途径.在肝细胞中表达的肝炎病毒蛋白不是孤立存在的,或者与其自身结合形成同二聚体,或者与病毒的其他蛋白､肝细胞蛋白结合形成异二聚体,从而对于肝细胞的生长､代谢､甚至是恶性转化产生重要影响.[3]2.2水杨酸类抗炎药：水杨酸类抗炎药(salicylates)是非固醇类抗炎药(non-steriodalanti-inflammatorydrugs,NSAIDS)中应用的最早、最广泛的一类,包括水杨酸(salicylicacid)、水杨酸钠(sodiumsalicylate)、乙酰水杨酸(acetylsalicylicacid,ASA)即阿司匹林(aspirin)。上世纪90年代中期,Kopp和Ghosh在《Science》上发表了InhibitionofNF-Bbysodiumsalicylateandaspirin,揭开了水杨酸类药物抗炎机理研究的新篇章。此项研究成果:①解释了弱的环氧化酶抑制剂水杨酸钠与强的环氧化酶抑制剂阿司匹林具有同等的抗炎作用;②揭示了水杨酸类药物的免疫调节作用;③对新的抗炎药物的研究有十分重要的提示意义,在这方面已有成果。第二年,水杨酸类药物在花生四烯酸代谢过程中的研究取得了新的成果,即ATL(aspirintriggeredlipoxin)的发现[6]。另外,上世纪九十年代,在水杨酸类药物抗炎机理的研究还有其他成果,例如Juricich根据其他学者研究的提示,首先揭示了水杨酸钠(而不是其他类NSAIDs)具有调控人HeLa细胞热休克蛋白(HSP)基因表达的作用,阿司匹林抑制非NF-KB的其他转录调节因子,导致TNFR1(tumornecrosisfactorreceptor1)在细胞表面的脱落,水杨酸钠能够抑制过敏反应,水杨酸钠对c-JunN端激酶(JNK)的激活。生物化学与分子生物学作为生命科学和医学的基础学科为相关科学的发展创造条件。生物化学和分子生物学的发展将为其他相关学科的发展开拓广阔的道路。[4]水杨酸类药物在花生四烯酸代谢途径中的作用:1.环氧合酶活性受到抑制导致PGs产生减少2.水杨酸类药物抑制白细胞激活的作用3.水杨酸类药物对NF-KB的抑制作用4.水杨酸类药物其他方面的作用，如：热休克蛋白(heatshockprotein,HSP)3.细胞信号转导的分子生物学：细胞信号转导的分子生物学研究细胞内、细胞间信息传递的分子基础。构成生物体的每一个细胞的分裂与分化及其它各种功能的完成均依赖于外界环境所赋予的各种指示信号。在这些外源信号的刺激下，细胞可以将这些信号转变为一系列的生物化学变化，例如蛋白质构象的转变、蛋白质分子的磷酸化以及蛋白与蛋白相互作用的变化等，从而使其增殖、分化及分泌状态等发生改变以适应内外环境的需要。信号转导研究的目标是阐明这些变化的分子机理，明确每一种信号转导与传递的途径及参与该途径的所有分子的作用和调节方式以及认识各种途径间的网络控制系统。信号转导机理的研究在理论和技术方面与上述核酸及蛋白质分子有着紧密的联系，是当前分子生物学发展最迅速的领域之一。4结论及讨论：本文主要从三方面综述了分组生物学在药物研究方面的应用，以及其药物的作用机理，可见分子生物学已经成为研究药物机理及解决生药问题的重要工具，在药研中发挥的作用日趋明显。最近，RNA干扰技术应用于结肠癌靶向基因沉默为结肠癌的基因靶向治疗开辟了新的途径，在查阅资料的过程中发现，我国的研究水平还远远不够，这要求我们大学生努力，为国家争光。参考文献:[1]BitkoVetal.BMCMicrobiol,2001;1:34[2]王继文,RNA干扰技术及应用的研究进展,《国外医学分子生物学分册》,2003,25[3];152-156[3]成军.慢性病毒性肝炎发病机制的分子生物学研究进展.世界华人消化杂志2002;10(2):125-128[4]张庆军,水杨酸类药物抗炎作用的生物化学与分子生物学机制,遵义医学院学报,2001,24[5]:448-451