GSK-3抑制剂的设计、合成及药理活性初筛

摘要

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)是一种以进行性认知功能障碍和记忆力损伤为主要临床特征的中枢神经系统退行性疾病，是最常见的一种老年性痴呆。异常磷酸化的tau蛋白构成的神经元纤维缠结(neurofibrillary tangle，NFT)是AD最主要的病理学改变之一。近年来大量研究显示，糖原合成酶激酶-3(Glycogen Synthase Kinase-3，GSK-3)的过度激活是导致tau蛋白异常磷酸化的主要原因，对其进行抑制能阻止NFT的形成；同时亦有研究发现GSK-3 抑制剂能抑制Aβ(AD的另一重要病理学改变)的产生。因此，GSK-3 抑制剂将有望用于治疗AD。 本课题旨在设计与合成对GSK-3 有特异选择性的小分子抑制剂，在增强药理活性的同时，降低因选择性差而导致的毒副作用。 主要研究内容及结果包括： 1、GSK-3 抑制剂药效团模型的建立及目标化合物的设计 利用计算机辅助药物设计软件Catalyst 构建出GSK-3 抑制剂的药效团模型。通过搜索MDL 化合物数据库，并结合已知活性化合物的结构，先后以L-色氨酸和吲哚为母核结构进行设计，得到一系列符合GSK-3 抑制剂药效团模型的化合物。设计的化合物通过类药性分析，且利用模型预测(虚拟筛选)具有较好的活性。 2、目标化合物的合成与结构鉴定 结合微波辐射合成法与常规实验方法合成了5个具有吲哚母核的化合物。其中2个为1,3-二取代色氨酸衍生物(Ⅰ、Ⅱ)，3个为含有2-氨基噻唑母环的Schiff 碱类化合物(Ⅲ～Ⅴ)。利用IR、1PH-NMR、P13PC-NMR等方法对产物进行了结构确证。 3、药理活性初筛 对化合物Ⅱ和Ⅳ进行GSK-3 抑制活性测定，结果显示目标化合物对GSK-3 有一定的抑制作用，其中化合物Ⅱ的活性强于Ⅳ。为考察化合物是否具有抗细胞凋亡作用，还进行了Caspase-3 活性抑制实验。结果发现化合物Ⅲ～Ⅴ均具有较强的Caspase-3 抑制活性。 4、药效团模型的验证 将目标化合物的药理实验结果与所构建的GSK-3 抑制剂药效团模型的活性预测值进行比较，发现所构建的药效团模型具有一定的可靠性和预测能力，对GSK-3 抑制剂的设计具有指导意义。 5、讨论(本研究的特点及创新之处) 利用计算机辅助药物设计的方法建立GSK-3 抑制剂药效团模型，借用模型设计出含有吲哚环的GSK-3 抑制剂，并预测其活性。同时利用体外活性试验结果，验证了所构建的药效团模型的可行性。 本课题的创新之处在于： ⑴ 建立了以nM为活性单位的GSK-3 抑制剂药效团模型，并验证了模型具有较好的活性预测能力。 ⑵ 首次提出并设计以吲哚环为母核的新型GSK-3 抑制剂，为GSK-3 抑制剂的设计开了一条新路。 ⑶ 发现含噻唑环的Schiff 碱类化合物具有优良的Caspase-3 抑制活性，可作为先导物进行改造。