BRD4蛋白小分子抑制劑的設計、合成及活性研究

發(fā)布時間：2020-10-17 10:18

　　表觀遺傳學和經(jīng)典遺傳學是相對的,是指在不改變DNA序列的前提下,非DNA序列變化引起的基因表達的可遺傳變化。主要涉及的變化有組蛋白修飾、染色質(zhì)重塑和DNA甲基化等。其中組蛋白是染色質(zhì)的基本結構蛋白,組蛋白翻譯后修飾之一的乙�；揎検悄壳把芯康臒狳c之一,修飾引起的染色質(zhì)重塑對基因的表達具有相當重要的作用。BET(bromodomain and extra terminal)蛋白家族作為bromodomains(BRDs)八大家族之一,同樣具有與組蛋白乙�；嚢彼�(KAc)特異性結合的特點,區(qū)別于其他家族的特征在于它包含的四個成員:BRD2、BRD3、BRD4和BRDT都具有兩個高度保守的BRDs,如BRD4(1),BRD4(2)。對蛋白與抑制劑的結合晶體結構分析可知,4個反向平行的螺旋束的一端存在結合口袋,抑制劑模擬KAc與疏水空腔中的140位天冬酰胺殘基(Asn140)形成氫鍵作用,且同時通過水分子與97位點處的酪氨酸殘基(Tyr97)形成關鍵氫鍵作用。此外,袢環(huán)結構與螺旋之間也形成了兩個疏水區(qū)域,命名為ZA channel和WPF區(qū)域,二者成為了實現(xiàn)小分子抑制劑選擇性的有效區(qū)域。目前已被廣泛認知的BET抑制劑結構主要分為四類,即三氮唑類(如JQ1、I-BET762),異噁唑類(如I-BET151),吡啶酮或嘧啶酮類(如PFI-1和RVX-208)和其他等。這些抑制劑分別用于炎癥、惡性腫瘤及心血管疾病等多種疾病的治療研究中。因此,作為BRDs代表的BET家族蛋白逐漸成為了熱點藥物靶點之一。本論文主要進行了以下三個方面的研究:一:選取PDB數(shù)據(jù)庫中BRD4(1)(PDB:4ZC9)蛋白做為靶標,針對靶標設計8個可能具有活性的系列化合物,并用Molecular Operating Environment(MO E)軟件對設計的化合物進行分子對接及打分函數(shù)評價。結果表明,8個系列化合物的母環(huán)結構都能與結合位點相互作用,因此都可能是良好的BRD4抑制劑。選取打分結果最優(yōu)的茶堿系列化合物進行合成。同時,對Chemdiv和Targetmol小分子化合物數(shù)據(jù)庫中配體分子進行對接篩選,從企業(yè)購買篩選結果最優(yōu)的20種化合物,后續(xù)進行化合物的活性測試。二:對設計的茶堿系列化合物中打分結果最優(yōu)的化合物進行合成:首先用茶堿與N-氯代丁二亞酰胺(NCS)在水相中合成8-氯茶堿中間體。然后,用茶堿/8-氯茶堿分別與α,α-對二溴芐在DMF,K_2CO_3,30℃條件下反應,得到目標化合物2-3,4。在以對苯二酚及4-甲基磺酰苯酚為起始原料合成目標產(chǎn)物的過程中,不同的原因致使反應失敗。后期活性測試結果顯示該系列產(chǎn)物沒有抑制活性,因此放棄這些目標產(chǎn)物的合成。此外,對關鍵中間體3-甲基黃嘌呤的合成工藝過程進行研究,考察了反應溶劑,反應溫度,反應時間,脫甲基試劑種類和物料比對反應收率的影響,并確定了最佳反應條件。三:使用時間分辨-熒光共振能量轉(zhuǎn)移(TR-FRET)方法測試合成的及從商業(yè)化合物庫中篩選出的共計22種化合物的BRD4抑制活性。結果表明:1,3-二甲基嘌呤即茶堿作為母核的化合物均沒有抑制活性,其原因可能在于其中一個甲基影響了羰基氧原子與Asn140/Tyr97形成氫鍵作用。而3-甲基黃嘌呤類化合物具有良好的抑制活性,測得化合物2-26活性最好,IC_(50)值為8.304μM。該系列化合物經(jīng)過修飾及優(yōu)化后,抑制活性極有可能從微摩爾級降至納摩爾級,進而成為良好的BRD4抑制劑。
【學位單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：R91
【部分圖文】：