115年:藥學一(第2次)

在體內,下列何種μ受體之胺基酸殘基最有可能與oxymorphone 帶正電荷之胺基產生離子鍵?

AAsp147
BTrp293
CAsn230
DLeu224

詳細解析

本題觀念

本題考查 opioid 配體和 μ-opioid receptor(μ 受體)之間的分子辨識,以及不同胺基酸側鏈所能形成的非共價作用。oxymorphone 的胺基在體內可被質子化而帶正電;若要形成離子鍵,受體側必須提供帶負電的官能基,最典型就是 Asp(aspartic acid,天門冬胺酸)的羧酸根。這種正、負電荷相吸的作用也稱為鹽橋,能穩定配體定位於受體結合口袋。

μ 受體屬於 G protein-coupled receptor(GPCR),Asp147 位在第 3 跨膜螺旋的 3.32 位置,是 opioid 配體共同的重要辨識位點。判斷這類題目時,先看配體的電荷,再逐一檢查選項側鏈是否有相反電荷;不要把芳香性、疏水性或可形成氫鍵誤當成離子鍵。

選項分析

  • A. Asp147:正確。 Asp 的側鏈含羧酸基,在生理 pH 下多以羧酸根(–COO⁻)存在,可和 oxymorphone 質子化胺基(–NH₃⁺)形成電荷相吸的離子作用/鹽橋。μ 受體結構研究也顯示,保守的 Asp147³·³²會和 opioid 配體的胺基形成 charge–charge interaction,因此是最符合題意的殘基。

  • B. Trp293:錯誤。 Trp 的吲哚環是芳香性側鏈,主要參與疏水作用、芳香環堆疊或陽離子–π作用;它沒有帶負電的羧酸根,並非正電荷胺基最合理的離子鍵夥伴。

  • C. Asn230:錯誤。 Asn 的醯胺側鏈整體電中性,雖然羰基氧和醯胺氮可參與氫鍵,但不具備可直接和正電荷形成鹽橋的固定負電荷。

  • D. Leu224:錯誤。 Leu 的異丁基側鏈為非極性脂肪族結構,主要提供疏水接觸,沒有可和質子化胺基形成離子鍵的帶電官能基。

答案解析

答案為 A,Asp147。解題核心是把「離子鍵」和其他受體–配體作用分開:離子鍵需要相反電荷;氫鍵依賴適當的供體與受體;疏水作用則來自非極性表面;芳香族殘基還可能提供 π 相關作用。oxymorphone 的正電荷胺基在 μ 受體結合口袋中,和 Asp147 的負電荷羧酸根形成鹽橋,這個作用有助於辨識 opioid 配體的共同結構,也說明為何題目列出的其他殘基不如 Asp147 合適。

核心知識點

  1. Asp/Glu 的側鏈羧酸基在生理條件下常帶負電,可和 Lys、Arg、His 或質子化胺基等正電基團形成離子作用。
  2. Asn/Gln 的醯胺側鏈通常電中性,重點作用是氫鍵,不是鹽橋。
  3. Leu、Ile、Val 屬非極性脂肪族殘基,常參與疏水作用。
  4. Trp、Tyr、Phe 為芳香族殘基,可提供芳香性、疏水或 π 相關作用;不能僅因其能和陽離子接近,就直接視為離子鍵。
  5. 藥物受體題先做「電荷配對」判斷,再依側鏈結構辨認氫鍵、疏水、芳香或陽離子–π作用,通常能快速排除干擾選項。

參考資料

  1. Structure of the μ-opioid receptor bound to a morphinan antagonist
  2. Opioid receptor structures and molecular recognition