化学生物学与新农药的开发
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世 界 农 药
Ｗ ｏ ｌ ｅ ｔｃｄ ｓ ｒ Ｐ ｓｉ ｉｅ ｄ
Hale Waihona Puke Ｖ＿ ．２Ｎ Ｏ． ０ ３ １ ２
Ａｐ ． ０ ０ ｒ２ １
化学生物 学与新农药 的开发
张一宾 译编
（ 海市农 药研 究所 ，上海 ２ ０ ３ ） 上 ０ ０ ２
摘要 ：从化学生物学角度概 述了生命现象及与农药开发的关系，并有利于靶标 的识别 。 关键词 ：化学生物学；靶标识别 ；新农药开发 中图分类号：Ｔ ４ ０１ Ｑ ５． 文献标志￣ ：Ａ ｉ ｑ － 文章编号：１０ —４ ５２ １）２０ ０ —４ ０ ９６ ８ （０００ —０ ８０
物 库（ Ｐ ｅｏ， Ｎ Ｄ ｐ ）开始从 事天然 化合 物 的收集和 分发 。
该 所早 在 ２ 世 纪 ５ 年代 即建 立 了抗生物 质研 究所 ， ０ ０
从 事各 种各 样微 生物 二 次代谢 产物 的分离 。 以前 ， 他们 通 过培养 从 自然 界采 集 的微 生物 ，并予 以生 物
也就 是说 ， 开发针 对植 物病 原真菌 的杀 菌药剂 时 ， 在
建 立化合 物库 ，他 们 的 目的就 是为 了从 中筛选 出具
有 医药和 农药 活性 的化 合物 。然 而 由于 资金和 人 力 等 的原 因，要 大量 收集 化合物 有 一定难 度 。同时 ， 天 然产 物 中也有 不少 可供 进一 步研 究 的物质 ，构 筑
张 一 宾 ： 化 学 生 物 学 与 新 农 药 的 开发
・ ９・
化 学生 物学 系指 从化 学角 度 出发 ，对 生命现 象 予 以解 释 的基础 研究 领域 ，其 与 医药和 农药 的开 发 密切 相关 。当今 ，不 少研 究者通 过收集 大量 化合物 ，
以杀 菌剂 为例 ，就 要求 它对 病原 菌栖 息 的寄主 中所 存 在着 非 靶标 物质 具有 卓越 的选 择性 。例 如 ，几 丁 质 合 成酶 （ 细胞 壁 合成 酶 ） 为植 物病 原 真 菌生 长 中必 不 可少 的物 质 ，但在 寄 主植物 中并不存 在 此种酶 。
标 。本文 就如 何利 用化 合物 库和 天然 产物 库 ，进 而 使之 成为 目标化合 物 的方法 作一 阐述 。 在 ２ Ｏ世 纪 ，开发 一个新 农药平 均要筛 选 ２万
２０ 年提 出了采用 化学 生物 学的方 法来验 证 药剂 对 ００
靶标 是否 合适 。此 可用 固定 的亲和链 （ｆｎｔ．ｅｄ ） ａｆ ｉ ｂ ａ ｓ ｉ ｙ
来检 验 ，即通 过观 察 病原 菌和 寄主 是否 有与 亲和 链 结合 的 蛋 白质 。如果 不存在 与 靶标 结合 而与病 原 菌 结合 的蛋 白质 ，则 该 药剂就 具 有很好 的选 择 毒性 。
有人通 过 化学 生物 学 的研究 ，在 农药 上 引用 了与医 药 相 同的方 法 。他们 利用天 然产 物库 （ Ｄ ｐ ） ＮＰ ｅ ｏ，探 讨 了对 候选 化合 物 的靶标 确 定法 。 以下 以 日本 理化 学研 究所 对其天 然物 质库 的研 究为例 。 日本 理化 学研 究所 于 ２ ０ 年 建立 了天然 化合 ０６
几丁 质合 成 酶无 疑是 一个 有效 的靶 标 。实 际上杀 菌
农用 抗生 素 多抗霉 素 就是 一个 已知 晓 的、对 几丁质 合 成酶 具有 良好选 择性 的药 剂 。 如何 来确 定药剂 对靶 标 的效果 呢 ？Ｈ．ｗａ ａ Ｏ ｄ 于
天 然物质 库（ ｔｒｌ ｒｄｃ ｅｏｉ ｒ，ＮＰ ｐ ） Ｎａ ａＰｏｕｔ ｐ ｓｏｇ ｕ Ｄ ｔ Ｄｅｏ也 是 不 少 研 究 人 员 在 从 事 新 药 创 制 中 梦 寐 以求 的 目
测定 评价 后 ，进 而进行 分 离 。现在 ，则 经分 离后 再 进 行 生理 活性 评价 ，但 首先 需将 收集 的微 生物 产生
平和 洞察力的研 究人员 ，而经费 问题则是他们 的 “ 瓶
颈 ” 如何使两者 结合 ， 。 并进 一步开发和建立新 的筛选
物 分 离 数 据 库化 （ 行 完 全 精 制 ，称 为 各 部 分数 据 进
合物。
１化学生物学
要提 高新药 创制 能力 ，就 必须 不断更 新并建 立
以下就 日本 理化学 所 Ｈ． ａａ等和 Ｎ． ｔ Ｏｓｄ ｋ ｏ等 ａ （０ ９ 的研 究情 况 进 行 介 绍 。 丝状 菌 中 的烟 曲霉 ２０）
新的筛选方法，其中化学生物学应用则大有裨益 。
第 ２期
个化合 物 ，耗 资 ４０ ０万美元 ；而 到 ２ 世纪 ，则要 ０ １ 筛选 １ ４万个 化合 物 ，耗 资猛 增到 １ ４亿 美元 。新 ． ８
药 的开 发 除 了要 有崭 新 的思路 外 ，要成 为 商品还 有
千难 万 险 。为此 ，必 须加 强开发 能力ｆ 其是资 金） 尤 ，
提 高开发 效率才 有 出路 。对此 ，不少企 业通过 合 并、 重组 ，实 施强 强联 合 以图冲 破 险阻 。这样 ，世 界形 成 了为数 不多 的超 大型 企业 。在 农药 行业亦 如 此 ， 目前全 球居前 ６位 的超 级农 药大公 司— — 先正 达公 司、拜 耳公 司 、孟 山都公 司 、 巴斯 夫 公司 、陶农 科 公 司和杜邦 公 司 的销售 额 占全球 农药市 场 的 ８ ％左 ５ 右 。她 们 的能力 和资金 是无 可置 疑 的。 另外 ， 在大 学和研 究机 构中则有不少具有相 当水
库） 。
体系 ，以提 高开发 能力 ，这 也是大家 公认的方 向。 要 开发 新的筛 选方 法 ，提 高开发 效率 ，化学 生 物学 也是相 当重 要的一 个领 域 。
丝状 菌 、放 线 菌大 多具有 Ｒ Ｋ合 成酶（ＫＳ 、非 Ｐ ） 核蛋 白型肽 合成 酶（ ＲＳ 、细胞色 素 Ｐ ５ 氧化 酶 ＮＰ ） ４０ 的密 码遗 传基 因，期 待产 生基 因组信 息 学 的多样化
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Hale Waihona Puke Ｖ＿ ．２Ｎ Ｏ． ０ ３ １ ２
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化学生物 学与新农药 的开发
张一宾 译编
（ 海市农 药研 究所 ，上海 ２ ０ ３ ） 上 ０ ０ ２
摘要 ：从化学生物学角度概 述了生命现象及与农药开发的关系，并有利于靶标 的识别 。 关键词 ：化学生物学；靶标识别 ；新农药开发 中图分类号：Ｔ ４ ０１ Ｑ ５． 文献标志￣ ：Ａ ｉ ｑ － 文章编号：１０ —４ ５２ １）２０ ０ —４ ０ ９６ ８ （０００ —０ ８０
物 库（ Ｐ ｅｏ， Ｎ Ｄ ｐ ）开始从 事天然 化合 物 的收集和 分发 。
该 所早 在 ２ 世 纪 ５ 年代 即建 立 了抗生物 质研 究所 ， ０ ０
从 事各 种各 样微 生物 二 次代谢 产物 的分离 。 以前 ， 他们 通 过培养 从 自然 界采 集 的微 生物 ，并予 以生 物
也就 是说 ， 开发针 对植 物病 原真菌 的杀 菌药剂 时 ， 在
建 立化合 物库 ，他 们 的 目的就 是为 了从 中筛选 出具
有 医药和 农药 活性 的化 合物 。然 而 由于 资金和 人 力 等 的原 因，要 大量 收集 化合物 有 一定难 度 。同时 ， 天 然产 物 中也有 不少 可供 进一 步研 究 的物质 ，构 筑
张 一 宾 ： 化 学 生 物 学 与 新 农 药 的 开发
・ ９・
化 学生 物学 系指 从化 学角 度 出发 ，对 生命现 象 予 以解 释 的基础 研究 领域 ，其 与 医药和 农药 的开 发 密切 相关 。当今 ，不 少研 究者通 过收集 大量 化合物 ，
以杀 菌剂 为例 ，就 要求 它对 病原 菌栖 息 的寄主 中所 存 在着 非 靶标 物质 具有 卓越 的选 择性 。例 如 ，几 丁 质 合 成酶 （ 细胞 壁 合成 酶 ） 为植 物病 原 真 菌生 长 中必 不 可少 的物 质 ，但在 寄 主植物 中并不存 在 此种酶 。
标 。本文 就如 何利 用化 合物 库和 天然 产物 库 ，进 而 使之 成为 目标化合 物 的方法 作一 阐述 。 在 ２ Ｏ世 纪 ，开发 一个新 农药平 均要筛 选 ２万
２０ 年提 出了采用 化学 生物 学的方 法来验 证 药剂 对 ００
靶标 是否 合适 。此 可用 固定 的亲和链 （ｆｎｔ．ｅｄ ） ａｆ ｉ ｂ ａ ｓ ｉ ｙ
来检 验 ，即通 过观 察 病原 菌和 寄主 是否 有与 亲和 链 结合 的 蛋 白质 。如果 不存在 与 靶标 结合 而与病 原 菌 结合 的蛋 白质 ，则 该 药剂就 具 有很好 的选 择 毒性 。
有人通 过 化学 生物 学 的研究 ，在 农药 上 引用 了与医 药 相 同的方 法 。他们 利用天 然产 物库 （ Ｄ ｐ ） ＮＰ ｅ ｏ，探 讨 了对 候选 化合 物 的靶标 确 定法 。 以下 以 日本 理化 学研 究所 对其天 然物 质库 的研 究为例 。 日本 理化 学研 究所 于 ２ ０ 年 建立 了天然 化合 ０６
几丁 质合 成 酶无 疑是 一个 有效 的靶 标 。实 际上杀 菌
农用 抗生 素 多抗霉 素 就是 一个 已知 晓 的、对 几丁质 合 成酶 具有 良好选 择性 的药 剂 。 如何 来确 定药剂 对靶 标 的效果 呢 ？Ｈ．ｗａ ａ Ｏ ｄ 于
天 然物质 库（ ｔｒｌ ｒｄｃ ｅｏｉ ｒ，ＮＰ ｐ ） Ｎａ ａＰｏｕｔ ｐ ｓｏｇ ｕ Ｄ ｔ Ｄｅｏ也 是 不 少 研 究 人 员 在 从 事 新 药 创 制 中 梦 寐 以求 的 目
测定 评价 后 ，进 而进行 分 离 。现在 ，则 经分 离后 再 进 行 生理 活性 评价 ，但 首先 需将 收集 的微 生物 产生
平和 洞察力的研 究人员 ，而经费 问题则是他们 的 “ 瓶
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物 分 离 数 据 库化 （ 行 完 全 精 制 ，称 为 各 部 分数 据 进
合物。
１化学生物学
要提 高新药 创制 能力 ，就 必须 不断更 新并建 立
以下就 日本 理化学 所 Ｈ． ａａ等和 Ｎ． ｔ Ｏｓｄ ｋ ｏ等 ａ （０ ９ 的研 究情 况 进 行 介 绍 。 丝状 菌 中 的烟 曲霉 ２０）
新的筛选方法，其中化学生物学应用则大有裨益 。
第 ２期
个化合 物 ，耗 资 ４０ ０万美元 ；而 到 ２ 世纪 ，则要 ０ １ 筛选 １ ４万个 化合 物 ，耗 资猛 增到 １ ４亿 美元 。新 ． ８
药 的开 发 除 了要 有崭 新 的思路 外 ，要成 为 商品还 有
千难 万 险 。为此 ，必 须加 强开发 能力ｆ 其是资 金） 尤 ，
提 高开发 效率才 有 出路 。对此 ，不少企 业通过 合 并、 重组 ，实 施强 强联 合 以图冲 破 险阻 。这样 ，世 界形 成 了为数 不多 的超 大型 企业 。在 农药 行业亦 如 此 ， 目前全 球居前 ６位 的超 级农 药大公 司— — 先正 达公 司、拜 耳公 司 、孟 山都公 司 、 巴斯 夫 公司 、陶农 科 公 司和杜邦 公 司 的销售 额 占全球 农药市 场 的 ８ ％左 ５ 右 。她 们 的能力 和资金 是无 可置 疑 的。 另外 ， 在大 学和研 究机 构中则有不少具有相 当水
库） 。
体系 ，以提 高开发 能力 ，这 也是大家 公认的方 向。 要 开发 新的筛 选方 法 ，提 高开发 效率 ，化学 生 物学 也是相 当重 要的一 个领 域 。
丝状 菌 、放 线 菌大 多具有 Ｒ Ｋ合 成酶（ＫＳ 、非 Ｐ ） 核蛋 白型肽 合成 酶（ ＲＳ 、细胞色 素 Ｐ ５ 氧化 酶 ＮＰ ） ４０ 的密 码遗 传基 因，期 待产 生基 因组信 息 学 的多样化