本文選題：ABL + AKT1�。� 參考：《山東大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：目的：異常的血管生成,包括內(nèi)皮細(xì)胞激活、降解基底膜、內(nèi)皮細(xì)胞的定向運(yùn)動和增殖、新生微血管、內(nèi)皮細(xì)胞新的基底膜合成、血管腔產(chǎn)生、芽式生長并形成血管襟等一系列步驟,是腫瘤細(xì)胞增殖,侵襲和轉(zhuǎn)移的先決條件。Abl和Akt (proteinkinase B, PKB)蛋白激酶是腫瘤細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)兩個重要的信號通路節(jié)點(diǎn),他們可以通過磷酸化下游底物來調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)許多重要的生理過程,包括細(xì)胞存活、增殖、遷移和血管生成等。 蛋白激酶抑制劑根據(jù)作用于激酶結(jié)合位點(diǎn)的不同分為三種：作用于ATP結(jié)合位點(diǎn)的蛋白激酶抑制劑,作用于調(diào)節(jié)區(qū)的蛋白激酶抑制劑和蛋白激酶底物競爭性變構(gòu)抑制劑。近幾年,多種靶向于蛋白激酶的藥物如Sunitinib、Sorafenib、 Pazopanib等被成功推向了市場用于各種腫瘤的治療。盡管這些腫瘤血管生成抑制劑有著很大的優(yōu)勢,但是實(shí)際應(yīng)用仍存在部分腫瘤對血管的新生依賴性不強(qiáng)、突變及腫瘤信號傳導(dǎo)的代償性導(dǎo)致的耐藥、不良反應(yīng)和毒性等問題。因此進(jìn)一步開發(fā)選擇性更強(qiáng)、活性更高且毒性更小的小分子蛋白激酶抑制劑仍然非常必要。隨著對Bcr-Ab1和Akt相關(guān)信號通路研究的不斷深入,Bcr-Abl和／或Akt抑制劑的研究已經(jīng)成為抗腫瘤藥物研究的熱點(diǎn)。 方法：本研究首先在計算機(jī)虛擬篩選的過程中發(fā)現(xiàn)了具有明顯抗血管生成作用的化合物Hit6a。后期的酶譜篩選工作表明,6a可以選擇性的抑制Abl和Akt1兩個激酶,靶點(diǎn)非常明確。之后我們設(shè)計合成了五個系列基于4-氨基-1-萘酚骨架的6a類似物,并進(jìn)行了體外抗腫瘤細(xì)胞增殖、抗血管生成和蛋白激酶抑制活性研究,一方面對這一類結(jié)構(gòu)骨架化合物進(jìn)行構(gòu)效關(guān)系(SAR)研究,另一方面也希望獲得比Hit6a的抗腫瘤和抗血管生成活性更好的先導(dǎo)結(jié)構(gòu)。 結(jié)果：本研究共設(shè)計、合成了五個系列81個基于4-氨基-1-萘酚骨架的Hit6a類似物,并對所合成的目標(biāo)化合物通過電噴霧質(zhì)譜以及核磁共振氫譜等方法進(jìn)行了結(jié)構(gòu)確證,經(jīng)查閱文獻(xiàn)證實(shí),除個別化合物外所合成的目標(biāo)化合物均為新型化合物,未見文獻(xiàn)報道。我們對合成的化合物進(jìn)行了體外抗腫瘤細(xì)胞增殖活性、體外抗血管生成活性和抑酶活性研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,合成的4-氨基-1-萘酚類化合物在抑酶活性研究中表現(xiàn)出的構(gòu)效關(guān)系規(guī)律與在體外抗腫瘤細(xì)胞增殖和體外抗血管生成活性研究中表現(xiàn)出的構(gòu)效關(guān)系規(guī)律具有高度的一致性,而且化合物的抗血管生成活性與抑制VEGF/VEGFR無關(guān),這給我們這樣的提示,即合成的4-氨基-1-萘酚類化合物是通過抑制Abl和Aktl蛋白激酶的活性來實(shí)現(xiàn)其抗腫瘤細(xì)胞增殖和抗血管生成活性的。 構(gòu)效關(guān)系研究表明,Hit6a的萘酚環(huán)(Figure5-1, a部分)可以通過疏水作用或者π-π堆積作用與激酶活性位點(diǎn)的疏水性口袋的結(jié)合,將萘環(huán)變?yōu)檩^小的苯環(huán)后(D系列)會導(dǎo)致化合物與受體的結(jié)合力下降,抑酶活性和抗血管活性明顯下降,抗腫瘤細(xì)胞增殖活性幾乎喪失；而在萘環(huán)的6,7位引入兩個甲氧基基團(tuán)后(E系列),將增強(qiáng)化合物的疏水性,增強(qiáng)與受體結(jié)合能力,進(jìn)而化合物的抑酶活性、抗血管活性和抗腫瘤細(xì)胞增殖活性明顯增強(qiáng)。而在7位保持甲氧基不變,6位引入丙基嗎啉側(cè)鏈(33a)時,一方面提高了化合物水溶性,另一方面通過氫鍵作用增強(qiáng)了化合物與受體的結(jié)合力,使化合物能夠充分的占據(jù)結(jié)合口袋的空腔區(qū)域,提高了化合物的抑酶活性,抗血管活性和抗腫瘤細(xì)胞增殖活性。 Hit6a的三氮唑五元芳雜環(huán)(Figure5-1, b部分)可以伸向Abl和Aktl激酶的DFG motif,并與DGF in構(gòu)象(蛋白處于活化狀態(tài)時的構(gòu)象)的氨基酸ASP形成氫鍵作用；當(dāng)其被5-甲基-1,3,4-噻二唑、1,3,4-噻二唑或者1-甲基-四氮唑環(huán)替代后氫鍵作用消失,同時引起化合物分子在受體結(jié)合口袋中結(jié)合位置和構(gòu)象的改變,導(dǎo)致抑酶活性急劇降低,抗血管活性和抗腫瘤細(xì)胞增殖活性大大減弱；而當(dāng)三氮唑五元芳雜環(huán)被嘌呤環(huán)替換(B系列)后,引起化合物分子在受體結(jié)合口袋中結(jié)合位置和構(gòu)象的改變,但是嘌呤環(huán)可以與結(jié)合口袋中的其他位置氨基酸形成氫鍵作用,最終抑酶活性稍有降低,抗血管活性和抗腫瘤細(xì)胞增殖活性稍有減弱。需要注意的是三氮唑五元雜環(huán)被嘌呤環(huán)替換后,化合物(比如9n)對激酶選擇的特異性會下降,而這并不是我們所期望的。 Hit6a的磺酰胺基-SO2NH-(Figure5-1, c部分)可以與Ab1和Akt1激酶活性口袋內(nèi)鉸鏈區(qū)、G-loop或者P-loop區(qū)域氨基酸殘基形成氫鍵作用,提高化合物與激酶的結(jié)合力,同時該基團(tuán)可以使化合物保持在一個易于與活性口袋結(jié)合的構(gòu)象；而用-CONH-基團(tuán)替代后,氫鍵作用消失,化合物的空間構(gòu)象也不利于與活性口袋結(jié)合(比較Figure4-1中的9d和13q),導(dǎo)致抑酶活性大大降低甚至消失,抗血管活性和抗腫瘤細(xì)胞增殖活性大大減弱。 Hit6a的R位置2-萘基(Figure5-1, d部分)可以與Abl和Aktl激酶活性口袋內(nèi)鉸鏈區(qū),該位置不同的芳香基(R)基團(tuán)對化合物的激酶抑制活性的影響呈現(xiàn)出了一定的規(guī)律性。(a)R基團(tuán)為苯基時要比為較大的基團(tuán)(如萘基,喹啉基,4-叔丁基苯基和4-(1,1'-聯(lián)苯)基)或者較長(苯乙烯基)的基團(tuán)時活性好(13a和13b vs13c和13d,9f和9p vs9a和9g)。(b)R基團(tuán)為苯基時,苯環(huán)上連接吸電子基團(tuán)(13d/13c的-NO2/-Cl)的化合物要比連接推電子基團(tuán)的的化合物(13e/13i的-OMe/-Me)活性好。(c)R基團(tuán)上為雙取代基時化合物的抑制活性要比單取代時的抑制活性要好(9e,9k,9n vs9j,9d,9b). 基于以上構(gòu)效關(guān)系研究結(jié)果,在E系列抑制劑設(shè)計中,我們保存了化合物中間骨架萘酚環(huán),磺酰胺基團(tuán)和三氮唑五元雜環(huán),同時在萘環(huán)的6,7位引入兩個甲氧基基團(tuán),甲氧基的引入能夠進(jìn)一步增強(qiáng)萘酚片段的疏水作用,從而提高對Abl和Akt1激酶的抑制活性,提高其選擇性。該系列化合物26a-26g的體外抑酶活性明顯好于前四個系列,整體IC50值在1州以下,其中活性最好的化合物26g對Abl和Aktl激酶的IC50值分別為0.16和0.46μM,比Hit6a的抑酶活性要高約10倍；但甲氧基的引入導(dǎo)致化合物的水溶性較差,我們在對26g進(jìn)行水溶性改善時設(shè)計合成了6位氧上含有丙基嗎啉側(cè)鏈的化合物33a,活性測試結(jié)果顯示33a對Abl和Aktl激酶的ICs0值分別為0.13和0.28州。丙基嗎啉側(cè)鏈的引入既能提高化合物26g的水溶性,又能使化合物的抑酶活性得到保持,所以化合物33a是一個非常有前景的具有良好水溶性和抗腫瘤活性的Abl和Akt1雙靶點(diǎn)抑制劑。 結(jié)論：本研究基于Abl和Akt1晶體結(jié)構(gòu)及Hit6a與活性位點(diǎn)的結(jié)合模式,在實(shí)驗(yàn)室前期工作基礎(chǔ)上,設(shè)計、合成了五個系列共81個基于4-氨基-1-萘酚骨架的Hit6a類似物。通過初步的體外生物活性評價,我們發(fā)現(xiàn)了幾個具有進(jìn)一步研究開發(fā)價值的化合物,如：化合物26g和33a等,并進(jìn)一步對其進(jìn)行了以分子對接為主的構(gòu)效關(guān)系研究,探討了其與Abl和Akt1靶點(diǎn)的結(jié)合模式,為今后新型小分子Abl和Akt1抑制劑的設(shè)計、合成奠定了基礎(chǔ)。 直接以內(nèi)皮細(xì)胞為研究靶標(biāo),在對血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖與抑制的相關(guān)分子的深入了解基礎(chǔ)上,采用相應(yīng)的藥物阻斷其胞內(nèi)信號傳導(dǎo)通路中的關(guān)鍵蛋白Abl和Akt,抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖及腫瘤血管生成的手段,已經(jīng)證明對腫瘤治療有十分重要的意義。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R91;R914.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1751954