西达本胺类似物的组蛋白去乙酰化酶抑制剂设计合成及活性研究

摘要

近年来，随着肿瘤发病机制研究的不断深入，越来越多的证据显示染色质表观遗传修饰在肿瘤形成过程中发挥关键作用，其中组蛋白乙酰化修饰尤为重要。组蛋白去乙酰化酶（Histone Deacetylases，HDACs）是一类调控组蛋白乙酰化状态的Zn2+蛋白酶。HDACs活化或表达异常多与肿瘤的恶性程度及不良预后相关。以HDACs为靶标研发的组蛋白去乙酰化酶抑制剂（HDAC Inhibitors，HDACIs）能抑制HDACs的活性，恢复或增加组蛋白乙酰化水平，重启抑癌相关基因表达，因而能有效抑制肿瘤增殖、诱导肿瘤细胞凋亡。相对于传统抗癌药物，HDACIs对肿瘤细胞选择性高、特异性强，是极具开发前景的抗肿瘤药物。
　　本研究设计HDACIs分子，以高选择性的苯甲酰胺类抑制剂西达本胺（CS055）为先导化合物，根据同类药物的构效关系对其进行结构修饰：用苯基、叔丁基或甲基等替换表面识别区的吡啶基团；在连接区引入疏水性基团，改善其疏水性；保留金属结合区的N-（2-氨基苯基）苯甲酰胺和对位氟原子结构，预期提高化合物与HDACs的相互作用。
　　首先，设计了三个系列的化合物，将所有化合物利用计算机软件AutoDock4.2进行分子对接模拟分析，根据结合自由能选择合成了13个化合物，目标化合物经HR-MS、1H NMR、13C NMR确认结构正确。
　　其次，将合成的化合物通过HDACs荧光酶活性检测试剂盒，检测其对酶的抑制活性。结果显示：大多数目标化合物对全酶HDACs和HDAC2具有较好的抑制活性，而对HDAC6的抑制活性较差，其中化合物A18的酶抑制活性最高，对HDACs和HDAC2的IC50值分别为0.043μM和0.091μM。
　　随后，针对肝癌细胞HepG2、肝癌细胞SMMC-7721、乳腺癌细胞MCF-7、乳腺癌细胞MDA-MB-231和组织细胞性淋巴瘤细胞U937、慢性粒细胞性白血病细胞K562、急性早幼粒细胞白血病细胞HL60等7种实体瘤或血液瘤细胞进行了抗增殖活性检测。结果显示：目标化合物对实体瘤细胞的抗增殖活性整体优于血液瘤细胞，化合物对肝癌细胞SMMC-7721的抑制活性强于 HepG2；对乳腺癌细胞 MCF-7的抑制活性高于MDA-MB-231；总体来看，化合物对肝癌细胞的抑制活性优于乳腺癌细胞，这表明目标化合物对肿瘤细胞的抑制具有一定的选择性。对肝癌细胞SMMC-7721的进一步实验证明，化合物A18（IC50=17.38μM）的抑制活性高于阳性对照CS055（IC50=19.79μM）。
　　最后，进行了更为精准的分子对接来分析化合物与HDAC2和HDAC6之间的分子相互作用，对接结果与酶活性抑制实验结果基本一致。化合物的构效关系分析结果显示，在化合物连接区引入苯基有利于增强连接区与酶活性口袋间的疏水相互作用。

目录

声明

引言

1 文献综述

1.1 乙酰化与染色质重塑

1.2 组蛋白去乙酰化酶（HDACs）

1.3 组蛋白去乙酰化酶抑制剂（HDACIs）

1.4 分子对接

1.5 论文研究内容

2 西达本胺类似物的组蛋白去乙酰化酶抑制剂设计合成

2.1 引言

2.2 目标化合物的设计筛选

2.3 实验材料和仪器

2.4 目标化合物的合成方法及结构表征

2.5 讨论

2.6 本章小结

3.1 引言

3.2 实验材料和仪器

3.3 体外实验原理和方法

3.4 体外实验结果与分析

3.5 讨论

3.6 本章小结

4 目标化合物与HDACs的模拟对接

4.1 引言

4.2 分子对接前期准备与对接流程

4.3 分子对接结果与分析

4.4 讨论

4.5 本章小结

结论

参考文献

附录A 目标化合物的HR-MS、1H NMR、13C NMR

附录B 分子对接参数

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢