[发明专利]N-乙酰化苯丙氨酸衍生物在抑制脲酶活性中的用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于生物信息学和计算技术，经过虚拟筛选发现的以含有N-乙酰化苯丙氨酸结构为代表的一类小分子有机化合物在抑制脲酶活性中的应用，具体涉及小分子化合物N-乙酰化苯丙氨酸衍生物在抑制脲酶活性中的用途。

背景技术

脲酶广泛存在于各种细菌、真菌、放线菌和植物中，尤其大豆等豆类饲料中活性相当高。脲酶有助于植物和微生物体利用内源性和外源性尿素作为氮源，并能将分解产生的氨合成机体蛋白质。脲酶的存在加速尿素分解释放氨气，大大降低了动物和植物对氮的利用率，引起土壤的pH值升高，增加了农业生产成本，污染农业产品。动物体内的挥发性氨气容易引起动物血氨中毒，甚至死亡；同时挥发性氨气通过淋溶进入环境水体后，可导致严重的土壤污染和水体富营养化；人体内的脲酶可将人体的代谢产物尿素重新分解后再次被吸收，改变体内的酸碱平衡，使体液和尿液的pH值升高，引发肾及尿结石、胃肠道溃疡、泌尿系统感染、甚至引起脑瘫、肝病等多种疾病。因此，基于上述情况，脲酶的抑制剂的开发越来越受到人们的重视。

目前，脲酶抑制剂广泛应用于在农业和畜牧业。农业上，脲酶抑制剂的使用较大程度的减少尿素分解，提高氮肥的利用率。目前养殖业蛋白质饲料资料短缺，并且成本极高，通过使用非蛋白氮产品达到节省蛋白饲料资源，降低成本与提高生产效果成为饲料行业追求的目的。反刍动物如牛羊可以利用非蛋白氮如尿素合成微生物蛋白而消化利用。尿素由于其成本低、来源广、饲养方式简单等优点，成为应用最广泛的非蛋白氮饲料产品之一。尿素在反刍动物瘤胃脲酶的作用下，很快分解成氨，而瘤胃微生物利用氨合成菌体蛋白的速度则较慢，尿素的分解速度过快，产生大量的氨不能被瘤胃微生物利用，致使尿素的利用率降低，容易引起动物氨中毒。脲酶抑制剂抑制脲酶的催化活性，可以直接添加到饲料中，而且成本较低，采用脲酶抑制剂技术是缓和蛋白质饲料短缺、提高尿素利用率最方便、直接和便宜的方法。同时脲酶抑制剂对奶牛、肉牛、肉羊无残留、无毒副作用，又可有效抑制动物肠道和粪中脲酶的活性，减少氨气产生量，消除家畜粪便臭味，减少规模化饲养造成的环境污染。但是迄今为止，各类脲酶抑制剂的作用机理尚不明确，很多脲酶抑制剂的有效性受温度、时间、pH环境等因素的影响。国内现在成熟的脲酶抑制剂饲料添加剂产品的主要成分为乙酰氧肟酸，这是一种1962年发现的氧肟酸类可以抑制脲酶活性的抑制剂，其特点是合成简单，成本不高，毒性低，有一定效果，存在的主要问题在于瘤胃微生物很快就可以适应这种化合物，经过一周的饲喂后，瘤胃内氨水平恢复至试验开始时的水平，长期使用乙酰氧肟酸，微生物产生适应性，乙酰氧肟酸失去效果(李杰，葛蔚反刍动物脲酶抑制剂的研究进展东北农业大学学报，2004，35，119-122)。因此开发全新结构类型的脲酶抑制剂，更有效的提高氮的利用率，减少环境污染具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种小分子化合物N-乙酰化苯丙氨酸衍生物的新的药用用途，具体涉及小分子化合物N-乙酰化苯丙氨酸衍生物在抑制脲酶活性中的用途，即具有抑制脲酶活性的N-乙酰化苯丙氨酸衍生物的用途。

本发明采用分子对接软件Gold 4.1.2搜寻了天然产物数据库，以期发现全新结构类型的脲酶抑制剂先导化合物，为开发自主知识产权的脲酶抑制剂奠定基础。研究前期对脲酶-抑制剂复合物的结合位点深入分析的基础上，开展了大规模的分子筛选全新结构类型的脲酶抑制剂的工作。本发明成功的发现了一些已知的脲酶抑制剂如三酮类和醌类化合物，充分表明了我们采用的搜寻策略的可靠性，同时也初步考察了这些抑制剂的作用模式。

本发明进行了大量的筛选抑制脲酶化合物的研究后，最终筛选出一类以含有N-乙酰化苯丙氨酸结构为代表的小分子有机化合物在抑制脲酶活性中的应用，该类化合物结构通式如下：

其中，R可以代表氢、卤素、羟基、氨基、巯基、甲基、甲氧基。

特别优选的，R为氟(F)。

以上通式所包含的化合物均可市场购得或由本领域的普通技术人员采用已知的现有技术公开的化学合成法合成，合成路线无需创造性劳动，但该类化合物对脲酶的抑制活性未见文献报道。该类化合物中的N-乙酰化苯丙氨酸结构，是保证该类化合物有抑制脲酶活性的关键，通过计算技术辅助药物设计的方法预测该结构中羧基是与脲酶的金属镍离子螯合的基团，而苯环与脲酶的小分子结合口袋的组氨酸残基形成阳离子-π作用，因此，对脲酶具有良好的抑制作用。

本发明含有N-乙酰化苯丙氨酸结构为代表的小分子有机化合物在抑制脲酶活性中的应用，还包括了N-乙酰化苯丙氨酸衍生物其药学上可以接受的盐。