表觀遺傳學(xué)和經(jīng)典遺傳學(xué)是相對(duì)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(dá)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(jié)構(gòu)蛋白,組蛋白翻譯后修飾之一的乙酰化修飾是目前研究的熱點(diǎn)之一,修飾引起的染色質(zhì)重塑對(duì)基因的表達(dá)具有相當(dāng)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酰化賴氨酸(KAc)特異性結(jié)合的特點(diǎn),區(qū)別于其他家族的特征在于它包含的四個(gè)成員:BRD2、BRD3、BRD4和BRDT都具有兩個(gè)高度保守的BRDs,如BRD4(1),BRD4(2)。對(duì)蛋白與抑制劑的結(jié)合晶體結(jié)構(gòu)分析可知,4個(gè)反向平行的螺旋束的一端存在結(jié)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(shí)通過水分子與97位點(diǎn)處的酪氨酸殘基(Tyr97)形成關(guān)鍵氫鍵作用。此外,袢環(huán)結(jié)構(gòu)與螺旋之間也形成了兩個(gè)疏水區(qū)域,命名為ZA channel和WPF區(qū)域,二者成為了實(shí)現(xiàn)小分子抑制劑選擇性的有效區(qū)域。目前已被廣泛認(rèn)知的BET抑制劑結(jié)構(gòu)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(diǎn)藥物靶點(diǎn)之一。本論文主要進(jìn)行了以下三個(gè)方面的研究:一:選取PDB數(shù)據(jù)庫(kù)中BRD4(1)(PDB:4ZC9)蛋白做為靶標(biāo),針對(duì)靶標(biāo)設(shè)計(jì)8個(gè)可能具有活性的系列化合物,并用Molecular Operating Environment(MO E)軟件對(duì)設(shè)計(jì)的化合物進(jìn)行分子對(duì)接及打分函數(shù)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,8個(gè)系列化合物的母環(huán)結(jié)構(gòu)都能與結(jié)合位點(diǎn)相互作用,因此都可能是良好的BRD4抑制劑。選取打分結(jié)果最優(yōu)的茶堿系列化合物進(jìn)行合成。同時(shí),對(duì)Chemdiv和Targetmol小分子化合物數(shù)據(jù)庫(kù)中配體分子進(jìn)行對(duì)接篩選,從企業(yè)購(gòu)買篩選結(jié)果最優(yōu)的20種化合物,后續(xù)進(jìn)行化合物的活性測(cè)試。二:對(duì)設(shè)計(jì)的茶堿系列化合物中打分結(jié)果最優(yōu)的化合物進(jìn)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(duì)二溴芐在DMF,K_2CO_3,30℃條件下反應(yīng),得到目標(biāo)化合物2-3,4。在以對(duì)苯二酚及4-甲基磺酰苯酚為起始原料合成目標(biāo)產(chǎn)物的過程中,不同的原因致使反應(yīng)失敗。后期活性測(cè)試結(jié)果顯示該系列產(chǎn)物沒有抑制活性,因此放棄這些目標(biāo)產(chǎn)物的合成。此外,對(duì)關(guān)鍵中間體3-甲基黃嘌呤的合成工藝過程進(jìn)行研究,考察了反應(yīng)溶劑,反應(yīng)溫度,反應(yīng)時(shí)間,脫甲基試劑種類和物料比對(duì)反應(yīng)收率的影響,并確定了最佳反應(yīng)條件。三:使用時(shí)間分辨-熒光共振能量轉(zhuǎn)移(TR-FRET)方法測(cè)試合成的及從商業(yè)化合物庫(kù)中篩選出的共計(jì)22種化合物的BRD4抑制活性。結(jié)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(gè)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(cè)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(jí)降至納摩爾級(jí),進(jìn)而成為良好的BRD4抑制劑。
【學(xué)位單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R91
【部分圖文】：

A.Bromodomains八大家族蛋白樹圖;B.Bromodomains條帶結(jié)構(gòu)圖;C.JQ1與BRD4結(jié)合晶體結(jié)構(gòu)圖

三氮唑類小分子抑制劑

3異嚷哩類小分子抑制劑
【參考文獻(xiàn)】

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