2-巯基唑类CDC25B抑制剂的设计与合成

摘要

目的:细胞分裂周期蛋白25B(CDC25B)磷酸酶对调控细胞周期具有重大意义,它通过调控CDK2激酶来调节G2/M期.在细胞周期调节中,它与肿瘤发生密切相关.在人类许多肿瘤细胞中CDC25B过表达,使细胞周期依赖性激酶2/细胞周期蛋白A(CDK2/CyclinA)被过度激活,导致细胞过度增殖.因此,CDC25B成为潜在地治疗癌症的有效靶标.目前已发现的抑制剂大多靶向CDC25B的催化位点上,但CDC25B催化活性位点的半胱氨酸很容易被催化氧化,产生活性氧(ROS)产生细胞毒性.因此,寻找催化活性中心以外的结合位点,达到抑制CDC25B的效果是本实验的研究重点.CDC25B与CDK2/CyclinA的作用,引发一系列生理作用,抑制CDC25B与CDK2/CyclinA的结合,即达到抑制CDC25B的作用.本文的研究是以CDC25B:CDK2/CyclinA复合物为受体,寻找能够阻碍CDC25B与CDK2/CyclinA底物之间相互作用的化合物,为寻找新的CDC25B抑制剂提供新思路. 方法:(1)CDC25B抑制剂的设计:首先是CDC25B:CDK2/CyclinA蛋白构建.本研究运用计算机辅助药物设计软件Discovery Studio v3.5中的ZDOCK和RDOCK模块,对蛋白CDC25B和CDK2/CyclinA进行蛋白-蛋白对接,得到多种CDC25B:CDK2/CyclinA受体构象,从产生的构象中选择最合理的构象.使用两种方法进行复合物验证:一种是蛋白质的叠加;另一种是蛋白质之间关键氨基酸残基的氢键分析.其次是对文献中报道的compound7进行片段替换.然后应用CDOCKER将上一步获得的化合物对接到CDC25B:CDK2/CyclinA,将对接得分高于compound7的化合物保留下来.对这些化合物进行ADME预测,研究它们是否具有成药可能性.最后运用分子动力学模拟进一步研究抑制剂与受体之间作用情况.(2)化合物的合成:通过查阅已有的相关方面的文献,结合化学合成步骤简单、易操作等方面来确定化合物的有机合成路线:首先以伯胺类化合物与酰氯为原料进行亲核取代反应,得到氯代酰胺类中间体;然后该中间体与2-巯基唑类化合物进行亲核取代反应,最后得到目标化合物. 结果:(1)CDC25B抑制剂的设计:对CDC25B和CDK2/CyclinA的蛋白质对接得到了5个CDC25B:CDK2/CyclinA构象.复合物验证结果显示:构象1中CDC25B构象与库中CDC25B晶体蛋白叠加的RMSD＜3?,表明蛋白质分子的对接方法很可靠;通过已报道的两种蛋白合理的氢键距离,构象1的每个氢键距离都在报道的距离范围.然后对compound7进行片段替换得到40个不同的先导化合物.通过分子对接和ADME预测,产生了10个对接得分高于compound7且符合ADME性质的化合物.将对接得分最高的化合物my1-01作为代表进行进一步的研究.通过运用分子动力学模拟以及结合自由能算法得出:与compound7相比,my1-01能更好的削弱CDC25B和CDK2/CyclinA之间的相互作用,能够与CDC25B结合成更有利稳定的构象.(2)化合物合成方面:本实验确定了3个系列的2-巯基唑类目标产物的合成步骤,并借助1H-NMR确证目标化合物的结构,成功合成了10个目标化合物. 结论:本研究通过ZDOCK、RDOCK、replace fragment、CDOCKER分子对接、ADME预测以及分子动力学模拟等模块,以CDC25B:CDK2/CyclinA复合物为受体,在理论上设计了靶向CDC25B的新型的抑制剂.通过和已知的compound7抑制剂对比,获得10个2-巯基唑类目标化合物,并对其进行合成及结构验证.本论文的研究为开发更有效的治疗癌症的CDC25B抑制剂开辟了新思路.

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