新型喹啉类组蛋白去乙酰化酶抑制剂的设计、合成与初步活性研究

摘要

在复杂的表观遗传学调控过程中，组蛋白的乙酰化状态对肿瘤的发生与发展起到重要的作用。细胞内组蛋白乙酰化和去乙酰化之间的失衡可引起正常细胞周期以及代谢行为的变化，从而导致肿瘤的发生。组蛋白去乙酰化酶(histonedeacetylases，HDACs)是调节体内组蛋白以及非组蛋白乙酰化和去乙酰化平衡的关键酶之一。HDACs通过水解赖氨酸残基末端的酰胺键发挥作用。HDACs的过度表达可以抑制基因转录以及肿瘤抑制基因的表达。因此，HDACs已成为抗肿瘤药物设计中的热门靶标。HDACs抑制剂也成为有效的抗癌药物。
　　目前，已有三个HDACs抑制剂被美国FDA批准上市用于有关癌症的治疗，分别是Vorinostat（治疗皮肤T-细胞淋巴瘤）、Romidepsin（治疗皮肤T-细胞淋巴瘤或外周T-细胞淋巴瘤）和Belinostat（治疗外周T-细胞淋巴瘤）。并且还有超过20多个的化合物正处在临床前或临床试验研究阶段。有力地证明了HDACs抑制剂用于癌症治疗的可行性和有效性。因此，发展新型有效的HDACs抑制剂是抗肿瘤药物研究中具有挑战性和研究价值的课题。
　　本课题通过对新近报道的HDAC2的晶体结构分析，结合我们实验室先前对四氢异喹啉为基础的HDAC抑制剂的研究，以及Moffat等人发现具有喹啉环的化合物CHR-3996产生较好的HDAC抑制活性以及抗增殖活性。但是系统的分析喹啉环上取代基对HDAC抑制活性影响的报道较少。因此，根据电子等排原理，我们将喹啉环作为酶表面识别区域，结合HDACi的药效团模型，设计了一系列喹啉类HDACi，研究喹啉环上取代基的变化对HDAC抑制活性的影响。
　　本论文共合成新化合物74个，其中包括新目标化合物27个和新中间体47个。大部分新化合物的结构均经过核磁共振氢谱、碳谱或质谱等手段进行确证。同时，我们对合成的化合物进行了体外HDAC抑酶活性以及细胞抗增殖活性测定。
　　研究发现，大部分的化合物均对HDAC有一定的抑制活性，与SAHA相当甚至活性更高。其构效关系表明:喹啉环上4-位取代基可降低化合物HDAC抑制活性，而6-位取代基可明显提高HDAC抑制活性，其中以溴取代的化合物9w抑酶活性最好(IC50=85 nM，SAHA161 nM)。当6-位引入苯环时，抑酶活性有所下降，说明6-位不适宜选用空间位阻大的取代基。在细胞抗增殖方面，所有的测试化合物均在细胞水平产生一定的抗增殖活性，且与对照药SAHA活性处在同一数量级。人乳腺癌细胞MDA-MB-231对我们的化合物最为敏感，且测试化合物活性均优于SAHA。其它细胞抗增殖活性均与SAHA相当。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 前言

1．1 组蛋白的去乙酰化反应

1．2 组蛋白去乙酰化酶(HDACs)

1．2．1 分类

1．2．2 分布

1．3 HDACs与肿瘤的关系

1．3．1 HDACs与细胞增殖

1．3．2 HDACs和细胞分化

1．3．3 HDACs和细胞凋亡

1．3．4 HDACs与血管生成

1．3．5 HDACs与癌症转移

1．4 已得到的HDACs的晶体结构

1．4．1 HDAC类似蛋白(histone deacetylase-like protein-HDLP)

1．4．2 HDAC8

1．4．3 HDAC2

1．4．4 HDAC类似氨基水解酶(HDAC-like amidohydrolase，HDAH)

1．4．5 HDAC4

1．4．6 HDAC7

1．5 HDACs抑制剂(HDACi)及其研究进展

1．5．1 HDACi的结合方式与药效团模型

1．5．2 HDACi的研究进展

1．6 HDACi的主要临床研究

1．7 小结

第二章 新型喹啉类HDACi的设计

2．1 HDACi的结合方式与药效团模型

2．2 新型喹啉类HDACi的设计

2．3 新型喹啉类HDACi的合成路线

2．3．1 逆合成分析

2．3．2 合成路线

第三章 新型喹啉类HDACi的合成

3．1 实验部分

3．2 中间体的合成讨论

3．3 化合物光谱特征

第四章 喹啉类HDACi的初步生物活性测定

4．1 喹啉类HDACi的HDACs抑制活性测定实验

4．1．1 实验原理

4．1．2 实验材料与方法

4．1．3 实验结果与构效关系讨论

4．2 喹啉类HDACi抗肿瘤细胞增殖的活性测定实验

4．2．1 实验原理

4．2．2 实验材料与方法

4．2．3 抗增殖活性测定结果与讨论

4．3 喹啉类HDACi的分子对接实验

4．3．1 对接方法

4．3．2 分子对接结果

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

附录

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文