基于SIRT1受体的新型抑制剂的设计合成及初步抗肿瘤活性研究

摘要

背景　　癌症的发生主要是因为正常细胞经过化学因素、物理因素、环境因素等诱发后，使得正常细胞无法发挥其生理功能进而癌变。到目前位置癌症仍然是人类生存的头号敌人，使癌症的治疗成为社会的广泛关注的热点之一。而随着经济的发展与人类生活水平的逐步提高，生活压力也逐渐增大，尤其是女性的生活与工作压力的增加导致各种妇科疾病的高发，乳腺癌也成为了中国女性最常见的癌症，在我国乳腺癌发病率与增长速度高达全球的两倍之多，尤以城市地区最为明显。在对乳腺癌的几种主要治疗方法中，化学疗法已成为主要首选疗法之一，尽管目前在对乳腺癌的治疗中，化学疗法已取得了诸多进展，可是，目前这些抗癌药物毒副作用大，选择性差及耐药，使乳腺癌治疗不能达到预期疗效。因而探寻新的毒副作用小，治疗剂量低的药物具有重要意义。　　近几年来，越来越多的研究表明，组蛋白的乙酰化和去乙酰化不但是机体调控多种病理生理过程的重要的途径和方法，更重要的是，它在癌症的发生发展过程中也起到了重要作用。组蛋白去乙酰化酶（HDAC）通过对组蛋白的去乙酰化作用，进而能够调控染色质重塑、转录活化以及抑制细胞周期、细胞分化，调控细胞凋亡这一系列生物效应。随着对组蛋白去乙酰化酶的研究不断深入，组蛋白去乙酰化酶已成为新的治疗肿瘤的靶点，而其抑制剂（HDACI）也被作为一种新型的抗肿瘤药物而被众多科学家所研究。研究证实，HDACI具有广泛的抗肿瘤作用及良好的市场前景，如已被FDA批准上市的用于皮肤T细胞淋巴瘤治疗的伏立诺他（Zolinza）、罗米地辛（Istodax）以及用于外周T细胞淋巴瘤治疗贝利司他（Beleodaq）均属于此类药物。这些药物所需的治疗剂量低，耐受好，不良反应少，从而备受关注。　　然而，以SIRT1为靶标的抗癌药物还未有相关报道。因而，针对此靶标，对具有肿瘤活性的组蛋白去乙酰化酶抑制剂进行筛选意义重大。　　目的：　　根据SIRT1受体的晶体结构，运用分子对接等计算机虚拟筛选的方法，筛选出对SIRT1靶标有很强的亲和力小分子抑制剂；并通过体外细胞筛选实验CCK8测定增殖抑制抑制、Transwell细胞侵袭实验和流式细胞测定细胞凋亡实验，验证了筛选出的小分子抑制剂能有效抑制乳腺癌细胞生长、侵袭能力并诱导了乳腺癌细胞的凋亡；同时通过免疫印迹实验证明了小分子抑制剂可以特异性的抑制SIRT1蛋白在乳腺癌细胞中的表达，首次提出了以SIRT1为靶标的抗癌药物，具有重大的意义。　　方法：　　1)运用分子对接等计算机虚拟筛选的方法，利用分子对接软件Discovery Studio3.0、SYBYL2.0，对小分子化合物库的化合物分子，进行分子对接打分，选出其中与SIRT1活性口袋匹配度最高的小分子化合物。　　2)运用CCK-8方法检测小分子化合物A及阳性对照药物EX527、尼克酰胺及Sirtnol处理MB-MDA231、KM3、K562、CASKI、A549、HELA细胞的增殖抑制影响，筛选出抑制效果最为明显的细胞系。　　3)运用Transwell侵袭实验检测小分子抑制剂对乳腺癌细胞的侵袭抑制作用。　　4)对经过EX527、小分子抑制剂处理48小时后的MB-MDA-231细胞进行Annexin V-FITC/PI双染，研究其对细胞的诱导凋亡作用。　　5)通过免疫印迹实验研究小分子抑制剂对乳腺癌细胞中SIRT1的表达影响，以及对相关起诱导细胞凋亡作用的信号通路蛋白的表达情况的影响。　　成果：　　1)运用分子对接等计算机虚拟筛选的方法，从Drug Bank和Chem下载小分子数据库中筛选出与SIRT1活性口袋匹配度最高的分子，发现目标化合物932对SIRT1靶标具有较强的亲和力。　　2)通过CCK8增殖抑制实验发现小分子抑制剂及阳性对照物对MB-MDA231细胞有明显抑制效果，并且与三种阳性对照物质相比，小分子抑制剂对MB-MDA231的抑制作用呈明显的浓度与时间依赖关系。　　3)通过TRANSWELL细胞侵袭实验发现小分子抑制剂与阳性对照物EX527相比具有明显的抑制侵袭作用。　　4)运用Annexin V-FITC/PI双染，经流式细胞仪检测证明不同浓度的小分子抑制剂及阳性对照药物对MB-MDA231细胞具有诱导凋亡的作用，然而我们所筛选出的小分子抑制剂诱导的细胞凋亡率远高于阳性对照物 EX527诱导的细胞凋亡。通过免疫印迹实验证实小分子化合物A具有抑制MB-MDA231细胞中SIRT1的表达的作用，并且对相关起诱导细胞凋亡作用的信号通路蛋白的表达，如c-myc也有一定影响。　　结果表明：　　本课题以计算机辅助药物设计为理论基础，通过对SYBYL2.0、Discovery Stiduo3.0软件的应用，利用分子对接等虚拟筛选的方法，筛选出对SIRT1靶标有很强的亲和力小分子化合物A可作为SIRT1的抑制剂，对乳腺癌细胞的生长、侵袭具有抑制作用，并且可以诱导其凋亡，可用于乳腺癌的治疗。免疫印迹实验证实小分子化合物A可以特异性的抑制MB-MDA231细胞中SIRT1的表达，首次提出了以SIRT1为靶标的抗癌药物，具有重大的意义。

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1. 引言

1.1. 研究背景

1.2. 研究目的及意义

1.3. 研究目标

1.4. 研究内容以及拟解决的关键问题

1.5. 主要技术路线

2.基于SIRT1受体的小分子抑制剂的虚拟筛选

2.1. 小分子抑制剂的虚拟筛选

2.2.实验结果

2.3.讨论

3. SIRT1小分子抑制剂对细胞的增殖抑制效应

3.1. 实验材料

3.2. 实验方法

3.3. 实验结果

3.4. 讨论

4.小分子抑制剂对MB-MDA231乳腺癌细胞的侵袭抑制

4.1. 实验材料

4.2. 实验方法

4.3.实验结果

4.4.讨论

5.小分子抑制剂对MB-MDA231乳腺癌细胞凋亡效应研究

5.1. 实验材料

5.2. 实验方法

5.3. 流式细胞仪检测MB-MDA231乳腺癌细胞凋亡的结果

5.4. 讨论

6. SIRT1小分子抑制剂在蛋白水平的验证

6.1. 实验材料

6.2. 实验方法

6.3. 实验结果

6.4. 讨论

7.全文总结

7.1. 本课题的应用前景和学术价值

参考文献

致谢

个人简历、在校期间发表的学术论文及取得的研究成果