【摘要】：DNA拓撲異構酶(Topoisomerase, Top)是真核細胞體內必需酶,主要功能是負責解決DNA拓撲結構問題,廣泛參與DNA復制、轉錄、重組和染色體組裝和分離等生命活動。Top分為Topl和Top2,它們通過DNA切斷和連接,維持DNA正常拓撲結構和代謝過程。由于Top在DNA代謝過程的重要作用,干擾Top的催化活性或者誘導產生Top介導的DNA損傷已經(jīng)成為抗腫瘤治療的重要策略。Top被譽為最重要抗腫瘤藥物靶點之一,臨床上有近50%的治療方法要依賴于使用一種或幾種Top抑制劑。 本論文以開發(fā)新型Top抑制劑為主要研究方向,以基于結構的虛擬篩選為手段,著重進行全新結構Top1和Top2抑制劑的發(fā)現(xiàn)、優(yōu)化設計和抗腫瘤機制研究。 一、新型Top1抑制劑的虛擬篩選和生物活性研究 通過基于分子對接的虛擬篩選從Specs庫中篩選得到23個化合物,14個化合物具有Top1抑制活性,其中化合物A1酶抑制活性與喜樹堿相當。體外抗腫瘤活性測試結果表明,A1、A14、A20、A21和A23表現(xiàn)出中等以上的抗腫瘤活性,其中A1活性最好,IC50值為0.50-43μM�；衔顰1和A20(吳茱萸堿)適合作為先導化合物進行進一步優(yōu)化研究。 二、新型吳茱萸堿衍生物的設計、合成和抗腫瘤作用機制研究 吳茱萸堿是從傳統(tǒng)中藥吳茱萸中提取分離得到的一種生物堿,前期研究發(fā)現(xiàn)它具有Top1抑制活性和體外抗腫瘤活性,是一個理想的抗腫瘤先導化合物。本研究設計合成了51個全新結構的吳茱萸堿衍生物,發(fā)現(xiàn)大部分化合物體外抗腫瘤活性得到明顯提高,部分化合物(B4、B5、B38和B39)GI50值小于3nM。細胞凋亡實驗顯示,高活性化合物(B4、B38、B39、B41和B45)能夠誘導A549腫瘤細胞凋亡,使細胞停滯在G2/M期。機制研究和分子模擬表明吳茱萸堿衍生物為Top1和Top2雙重抑制劑。體內小鼠移植瘤實驗顯示,10-羥基吳茱萸堿(B38)和3-氨基-10-羥基吳茱萸堿(B45)在1mg/kg和2mg/kg劑量下抑瘤率分別為44.43%和52.71%,并表現(xiàn)出低毒性和高耐受性的特點,有希望作為候選藥物進行開發(fā)。 三、4-取代蒽并[1,2-c][1,2,5]噻二唑-6,11-二酮的設計、合成和抗腫瘤活性研究 化合物4-(對甲苯磺�；�)蒽并[1,2-c][1,2,5]噻二唑-6,11-二酮(A1)是前期虛擬篩選發(fā)現(xiàn)的新型Topl抑制劑。本研究設計合成54個4-取代蒽并[1,2-c][1,2,5]噻二唑-6,11-二酮衍生物,從結構上分為兩類：4-含硫側鏈衍生物和4-含氮側鏈衍生物。前者因其溶解性差,體外抗腫瘤活性表現(xiàn)不佳,僅有部分化合物(D14和D15)表現(xiàn)出較好的腫瘤生長抑制活性；后者在溶解性和體外抗腫瘤活性上均有較大提高,其中化合物E1、E6和E19表現(xiàn)出與喜樹堿相當?shù)捏w外抗腫瘤活性。 四、新型Top2抑制劑的虛擬篩選和生物活性研究 研究發(fā)現(xiàn)Top2催化性抑制劑毒性較低,并有望克服腫瘤耐藥性,而ATPase抑制劑是一類非常重要的Top2催化性抑制劑。本研究通過虛擬篩選,以ATPase為作用位點,篩選得到37個化合物。研究發(fā)現(xiàn),19個化合物具有Top2抑制活性,其中化合物F2、F8、F15、F17、F26和F27對Top2抑制活性強于依托泊苷。體外抗腫瘤活性實驗顯示,化合物F8對肺癌腫瘤株抑制活性明顯超過依托泊苷,F20對三個腫瘤株的抑制活性均超過依托泊苷。機制研究表明,高活性化合物F8和F20能微弱的穩(wěn)定Top2-DNA復合物。分子對接研究預示兩者能夠很好結合于ATPase活性腔,為ATPase抑制劑。綜上所述,F8和F20適合作為先導化合物進行進一步優(yōu)化研究。 綜上所述,本研究對抗腫瘤重要藥靶Topl和Top2開展了虛擬篩選研究,成功發(fā)現(xiàn)多類全新結構的抑制劑(活性化合物的命中率分別為60.9%和51.4%)。在此基礎上開展了優(yōu)化設計研究,設計合成得到了105個新化合物,從中發(fā)現(xiàn)多個高活性化合物在分子、細胞和動物水平顯示了優(yōu)秀抗腫瘤活性。首次采用現(xiàn)代藥物設計技術對我國傳統(tǒng)有效成分吳茱萸堿進行了靶標發(fā)現(xiàn)和結構創(chuàng)新,發(fā)現(xiàn)吳茱萸堿衍生物是Topl/Top2雙重抑制劑,深入探討了該類化合物作用機制,并獲得了高效、低毒和廣譜的吳茱萸堿類抗腫瘤新化學實體,為開發(fā)具有自主知識產權的抗腫瘤原創(chuàng)藥物奠定了基礎。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：第二軍醫(yī)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：R91;R96

【共引文獻】

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本文編號：2353549