【摘要】：平滑受體(SMO)屬于GPCR超家族的F家族,主要介導(dǎo)Hedgehog(Hh)的信號通路,Hh信號的破壞會(huì)影響胚胎發(fā)育和組織再生,或者會(huì)引起基底細(xì)胞癌和髓母細(xì)胞癌等癌癥,近年來SMO成為了藥物開發(fā)的熱門靶點(diǎn),FDA相繼在2012年和2015年批準(zhǔn)上市了小分子藥物Vismodegib(GDC-0449)和Sonidegib(LDE-225),用于治療基底細(xì)胞癌。但上市不久,均發(fā)現(xiàn)這兩種藥物會(huì)產(chǎn)生較多副作用以及耐藥性,為了進(jìn)一步研究SMO的生物功能從而推動(dòng)相關(guān)的藥物開發(fā),我們課題組設(shè)計(jì)了多種化學(xué)小分子工具�；谙葘�(dǎo)化合物L(fēng)Y2940680,我們開發(fā)了TC114,它能結(jié)合于SMO并穩(wěn)定其構(gòu)象,通過晶體衍射技術(shù),成功地解析了多域SMO的結(jié)構(gòu),并達(dá)到了2.9?的晶體分辨率,此結(jié)構(gòu)包含富含半胱氨酸的胞外域(CRD or ECD)、鉸鏈區(qū)(HD)和7次跨膜區(qū)(TMD)這三個(gè)區(qū)域,多域SMO結(jié)構(gòu)的解析對SMO多個(gè)結(jié)構(gòu)域之間的相互關(guān)系以及Hh信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究起著指導(dǎo)意義。TC114對SMO具有很好的細(xì)胞活性,并且對D473H突變型的SMO仍然保持了較高的細(xì)胞活性。由于硝基化合物TC114成藥性較差,因此我們結(jié)合TC114和多域SMO共結(jié)晶的結(jié)構(gòu)并基于LY2940680進(jìn)行了優(yōu)化,設(shè)計(jì)并合成了一系列類似物,并探索了構(gòu)效關(guān)系,篩選得到含苯醚基團(tuán)的化合物TC658,其細(xì)胞活性達(dá)到了1.0 nM,通過TC658與SMO的對接結(jié)果探索了兩者之間新的作用關(guān)系,此外候選藥物TC658的開發(fā)也為克服耐藥性的新藥研發(fā)提供了新的策略。為了進(jìn)一步研究SMO的生物功能,我們將LY2940680和熒光分子NBD結(jié)合設(shè)計(jì)了熒光探針TC618,TC618可以通過配體介導(dǎo)的方式實(shí)現(xiàn)對SMO中K395的選擇性熒光標(biāo)記,TC618可以后續(xù)應(yīng)用到對細(xì)胞環(huán)境中SMO的標(biāo)記,并借助細(xì)胞成像技術(shù),檢測SMO的運(yùn)動(dòng)軌跡和生物功能,為開展SMO藥理學(xué)研究提供了工具分子。在本課題中,我們設(shè)計(jì)了一系列應(yīng)用于SMO的化學(xué)小分子工具,這些化合物對SMO的相關(guān)致病機(jī)理研究以及后續(xù)的藥物開發(fā)起了推動(dòng)作用。
【圖文】：

第 1 章 平滑受體的研究背景與進(jìn)展第 1 章 平滑受體的研究背景與進(jìn)展G 蛋白偶聯(lián)受體（G Protein Coupled Receptor），簡稱 GPCR，主要存在于生物中，包括酵母、領(lǐng)鞭蟲類、動(dòng)物等1，是細(xì)胞信號傳導(dǎo)中的重要受體，撲構(gòu)象為 7 次跨膜的結(jié)構(gòu)，G 蛋白偶聯(lián)受體在細(xì)胞內(nèi)可以引起 cAMP 途徑號傳導(dǎo)，也可以通過磷脂酶 C 引起 IP3 途徑的信號傳導(dǎo)，同時(shí)也可以招募rrestin 等2。G 蛋白偶聯(lián)受體廣泛存在于神經(jīng)系統(tǒng)、視覺、嗅覺、味覺、免血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等，并與許多人類疾病相關(guān)，G 蛋白偶聯(lián)受體是藥物研重要靶點(diǎn)，在上市藥物中，大約有 40%的藥物靶標(biāo)于 G 蛋白偶聯(lián)受體3。

最重要的兩類蛋白為鳥苷酸結(jié)合蛋白（guaninenucleotide-bindingproteins，G proteins）以及 β-arrestin7。本課題所研究的平滑受體（SmoothenedReceptor，簡稱 SMO），屬于 G 蛋白偶聯(lián)受體家族中的 F 家族。該家族還包括 10 個(gè) Frizzled 受體和 25 個(gè)味覺受體（圖 1.1）。SMO 是一個(gè)七次跨膜蛋白，主要包括 3 個(gè)結(jié)構(gòu)域：富含半胱氨酸的N 端胞外域（ECD or CRD）、七次跨膜域（TMD）和 C 端胞內(nèi)域（C-term）8（圖1.1）。SMO 起調(diào)控組織再生和胚胎發(fā)育的作用，并與出生缺陷和癌癥相關(guān)。由于SMO 受體具有適合結(jié)合小分子配體的口袋，是相關(guān)疾病藥物開發(fā)的重要靶標(biāo)9，并且這些 SMO 受體的功能可以通過天然的或者人工合成的小分子激動(dòng)劑或者拮抗劑進(jìn)行調(diào)節(jié)，這些小分子也是潛在的抗腫瘤抑制劑。近年來研究表明 SMO 具有多重構(gòu)像，，雖然最近的研究提出了膽固醇是 SMO 的內(nèi)源性配體的假說10，但由于缺乏足夠的研究證明，所以至今未確定 SMO 的內(nèi)源性配體。但外源性的小分子配體可以結(jié)合于 SMO 并且穩(wěn)定活躍或不活躍的構(gòu)象11。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海藥物研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：R91

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1 葉林濤;開發(fā)化學(xué)小分子工具用于平滑受體的研究[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海藥物研究所);2017年

本文編號：2557173