基于吲哚结构的LSD1抑制剂的设计、合成及抗肿瘤活性研究

摘要

组蛋白赖氨酸特异性去甲基化酶1（LSD1），2004年首次被发现。它是一种黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）依赖性的胺氧化酶，能够选择性的去除 H3K4和H3K9上的单甲基、二甲基，同时还能够抑制抑癌基因 p53、转录因子 E2F1和DNA甲基转移化酶1（DNMTs）的表达进行调控细胞生物学的功能。LSD1在许多肿瘤细胞（前列腺癌、神经母细胞瘤、肺癌、胃癌）中高表达，与癌症的发生和发展密切相关，通过小分子抑制剂降低LSD1的表达量或用RNAi降低LSD1的活性均可抑制肿瘤细胞的生长。
　　吲哚类化合物是一类具有广泛生物活性的重要分子。本课题组通过对实验室前期合成的小分子化合物进行筛选，发现了一个具有良好LSD1抑制作用的吲哚类小分子化合物lct-l-01。其对MGC-803、EC-109、MCF-7等肿瘤细胞增殖抑制的IC50值分别为2.378±0.160μM、5.918±1.643μM、3.912±1.746μM。对LSD1的IC50也达到了9.469+0.976μM，计算机模拟其能够作用于LSD1的活性口袋。本论文以lct-1-01为先导化合物，保留关键的內酯环结构，对先导物吲哚苯环以及N-苄基开展构效关系研究。
　　此处公式省略
　　一、吲哚苯环取代基团及取代位置对活性的影响研究
　　以 lct-l-01为先导，保持内酯环和对氯苄基不变，在吲哚环的2，4，5，6，7位分别引入吸电子基团氯和供电子基团甲氧基等，合成了11个化合物，并评价了它们对肿瘤细胞的增值抑制活性。结果表明，它们的 IC50在0.86μM～14.26μM，吲哚苯环上无论是氯代或者甲氧基取代对其活性影响不大，取代基团位于2，4，5，6，7位对其活性的影响也不大。
　　二、吲哚N-苄基的优化及构效关系研究
　　基于吲哚苯环构效关系的基础以及5-氯吲哚衍生物的可获得性，本部分研究以5-氯吲哚为基础，对吲哚N-苄基进行优化研究。分别合成了包含噻吩、噻唑、噁唑、吡啶、苯并咪唑、喹啉等五元杂环、六元杂环、双环以及多取代苯环等新型的衍生物。结果表明，除了部分化合物活性消失或者明显降低外，它们的IC50多数在1.93μM～38.21μM，吲哚 N-苄基的变化对活性有一定的影响，但是并非不可替代。
　　三、5位杂环取代对lct-l-01活性的影响
　　前期构效关系发现吲哚苯环无论是具有吸电子基团的小基团或者具有供电子作用的小基团，对lct-l-01的活性影响都不是很大。因此，设计在吲哚苯环的5位引入杂环结构，期望能够改善目标化合物的活性。基于此，在 lst-l-01的5位分别引入了吡唑、吡啶、嘧啶等五元、六元的结构。实验结果表明，它们具有良好的抗肿瘤细胞增值作用，但是相对于先导化合物并没有明显的改善。
　　四、目标化合物的作用机制研究
　　本论文共合成三个系列38个新化合物，大部分化合物对胃癌（MGC-803）、肺癌(H1299)、前列腺癌(PC-3)和食管癌(EC-109)都有很好的抑制增殖活性，IC50都在微摩尔级别。其中，化合物Ⅱ-2h对LSD1的IC50值为1.7μM，对MGC-803的 IC50值为3.2μM，是本论文研究发现的活性最好的化合物，因此，II-2h被作为候选化合物，展开作用机制研究。而且本课题组首次发现的LSD1在胃癌临床样本和肿瘤细胞中均有高达量。所以，胃癌细胞MGC-803被选为实验细胞株。实验结果表明，II-2h可以诱导肿瘤细胞的凋亡，并将MGC-803阻滞在有丝分裂的 G2期，促进癌细胞凋亡。通过计算机模拟可以发现Ⅱ-2h可以作用于 LSD1的活性口袋。Ⅱ-2h对MGC-803细胞LSD1的表达以及其对LSD1底物H3K4和H3K9的去甲基化作用正在研究。
　　综上，本论文发现了一种新型的LSD1抑制剂，并以此为基础开展先导化合物的结构优化研究，发现了在细胞和分子水平具有良好的活性的新型LSD1抑制剂，为进一步的研究奠定了良好的基础。

目录

声明

第一章 前言

1.1组蛋白赖氨酸特异性去甲基化酶（LSD1）

1.2 吲哚类LSD1抑制剂研究进展及课题基础

1.3 前景

参考文献

第二章 基于吲哚结构的 LSD1 抑制剂化合物的设计、合成及体外活性研究

2.1吲哚苯环取代基团及取代位置对活性的影响研究

2.2 吲哚N-苄基的优化及构效关系研究

2.3 5位杂环取代对lct-l-01活性的影响

2.4 目标化合物对LSD1抑制作用的研究

2.5 化合物Ⅱ-2h的抗肿瘤活性对时间依赖性的探究

2.6 目标化合物Ⅱ-2h对MGC-803凋亡和周期的影响

2.7 目标化合物成药性特征

2.8 通过Western-Blot探究目标化合物Ⅱ-2h对LSD1及其作用底物的影响（正在进行）

参考文献

第三章 实验部分

3.1 化学实验

3.2 生物实验部分

结论

附图

个人简历及攻读硕士期间发表的论文

致谢