新型KRAS-PDEδ抑制剂的设计、合成和抗胰腺癌活性研究

摘要

胰腺癌是一种恶性程度很高，诊断和治疗都很困难的消化道恶性肿瘤，被称为“癌中之王”，目前尚缺乏特异性的药物。KRAS与胰腺癌密切相关，约90％的胰腺癌中KRAS基因突变，频率最高。抑制KRAS的活性对于胰腺癌治疗具有重要意义。由于KRAS蛋白表面缺少合适的小分子结合空腔，基于KRAS的小分子抑制剂的研发一直是药物化学领域的难点之一。　　KRAS-PDEδ蛋白-蛋白相互作用是近年来发展起来的胰腺癌治疗新靶点，但目前缺乏具有成药性的小分子抑制剂。PDEδ也称为PDE6D，能够影响细胞中KRAS蛋白在细胞膜上的扩散及正确定位并调节信号转导。PDEδ下调会导致KRAS蛋白在细胞膜上的分布随机化，从而抑制KRAS下游信号转导。因此，利用小分子抑制KRAS-PDEδ的相互作用为胰腺癌治疗带来巨大希望。　　基于KRAS-PDEδ蛋白相互作用的结构基础，本课题从以下两部分内容展开研究：　　一、基于片段连接法设计新型KRAS-PDEδ小分子抑制剂及抗胰腺癌活性评价　　基于小分子与PDEδ晶体复合物(PDB：4JV6、5X73)，选择本课题组虚拟筛选发现的二氢喹唑啉酮类KRAS-PDEδ抑制剂与苯并咪唑类抑制剂，运用片段连接方法进行连接，获得了19个新型KRAS-PDEδ抑制剂。该类化合物活性优异，蛋白结合常数均小于20nM，化合物C2对PDEδ蛋白的结合活性最优(KD=4.5±1.1nM)，明显优于阳性药Deltazinone(KD=8±4nM);化合物C8(IC50=58.6±6.3μM)、化合物D9(IC50=52±2.5μM)的体外抗胰腺癌增殖活性均与阳性药(IC50=48±6μM)相当。　　二、新型喹唑啉酮类KRAS-PDEδ小分子抑制剂的结构优化、抗胰腺癌活性评价和作用机制研究　　现有KRAS-PDEδ抑制剂的主要缺陷在于细胞活性低、成药性能差。本研究通过两轮合理设计和结构优化获得了18个全新结构化合物。这些化合物均表现出良好的体外活性，其中以化合物E1(KD=58±5nM，IC50=28±6.3μM)、G3(KD=38±17nM，IC50=8.8±2.4μM)活性较优，体外抗胰腺癌增殖活性明显优于阳性药Deltazinone(IC50=48±6μM)。机制研究表明，高活性化合物G3能有效诱导肿瘤细胞凋亡，显著抑制细胞内的KRAS-PDEδ相互作用，影响KRAS的细胞膜定位，下调细胞内Erk和Akt蛋白磷酸化水平。本研究为深入探索KRAS-PDEδ的生物学功能，验证靶点的成药性能以及抗胰腺癌的新药研发提供了新型分子探针和先导化合物。

目录

声明

摘要

缩略词表

前言

第一章 KRAS-PDEδ蛋白-蛋白相互作用小分子抑制剂研究进展

(二)、PDEδ蛋白及功能

二、现有KRAS-PDEδ小分子抑制剂

(一)苯并咪唑类

(二)哒嗪酮类

(三)苯二磺胺类衍生物

(四)二氢喹唑啉酮类

(五)共价结合抑制剂

三、结语

参考文献

第二章 基于片段连接法设计合成新型KRAS-PDEδ小分子抑制剂及抗胰腺癌活性评价

一、设计思想

二、化合物合成及活性研究

(一)二氢喹唑啉酮片段(A系列)的合成与活性研究

(二)C系列化合物的合成与活性研究

(三)D系列化合物的合成与活性研究

三、小结

四、实验部分

参考文献

第三章 新型喹唑啉酮类KRAS-PDEδ小分子抑制剂的结构优化、抗胰腺癌活性评价和作用机制研究

一、先导化合物的结构优化与活性研究

(一)第一轮结构优化与活性研究

(二)第二轮结构优化与活性研究

二、机制研究

三、小结

四、实验部分

参考文献

在读期间发表论文和获奖情况说明

致谢

附录