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多取代氨基噻吩类/吡咯羧酸类p53-MDM2结合抑制剂的设计、合成及生物活性评价

作　者: 王味思
导　师: 胡永洲
学　校: 浙江大学
专　业: 药物化学
关键词: 抗肿瘤 p53-MDM2结合抑制剂 3,4,5-三取代氨基噻吩类 1,2,5-三芳基吡咯羧酸类设计与合成构效关系
分类号: R914
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

恶性肿瘤是严重威胁人类健康的重大疾病之一,并已成为我国城市居民的第一死因。研究表明,p53基因是与人类恶性肿瘤相关性最高的肿瘤抑制因子之一可通过DNA修复、细胞周期阻滞和凋亡等方式发挥抑制肿瘤作用。而癌基因MDM2的表达产物MDM2蛋白可与p53蛋白结合,调控p53的转录活性和稳定性,抑制p53正常的生物学功能,从而促进肿瘤的发生和发展。大量研究表明,阻断p53-MDM2相互作用可引起p53的聚集和激活,促使肿瘤细胞生长阻滞或凋亡,是一种有效的癌症治疗策略。近年来,小分子p53-MDM2结合抑制剂由于其在肿瘤治疗方面的潜在应用前景而备受关注。为寻找全新母核结构的p53-MDM2结合抑制剂,本论文利用计算机辅助药物设计方法构建了p53-MDM2结合抑制剂的三维药效团和分子对接模型,利用此模型对Maybridge数据库和本实验室化合物库进行虚拟筛选,获得了具良好生物活性的3,4,5-三取代氨基噻吩衍生物MCL0527。在此基础上,根据其结构特征,结合骨架迁越、电子等排等理性药物设计方法对MCL0527进行结构优化,设计合成了76个3,4,5-三取代氨基噻吩类衍生物和类似物。所得化合物的p53-MDM2结合抑制活性及体外肿瘤细胞增殖抑制活性测试结果表明：大部分化合物表现出中等到强的p53-MDM2结合抑制活性(ki:0.086～17.66μM)；多数化合物同时对表达野生型p53的A549和HCT116细胞具有中等到强的增殖抑制活性(A549IC50:0.25～22.05μM; HCT116IC50:0.24～35.54μM),并对表达野生型p53的细胞株具有良好的选择性,部分化合物的增殖抑制活性和选择性优于阳性对照Nutlin-3.根据活性测试结果,进行了初步构效关系讨论。代表性化合物(1-55)的体内抗肿瘤活性测试(300mg/kg, ig,qd,21天)结果显示,其对裸小鼠人肺癌A549移植瘤有显著的生长抑制作用,抑制率为59.7%,受试动物体重未见明显下降,提示该化合物具有进一步研究的价值,有成为新型抗肿瘤化合物的潜力。化合物1-51的小鼠全血中代谢稳定性测试结果表明,其在血液中稳定,为该类化合物的后续深入代谢研究奠定了基础。以前一章节研究过程中发现的活性较好的3,4,5-三取代氨基吡咯类衍生物为基础,根据最低能量构象叠合分析、合理药物设计原理及初步生物活性评价,获得并确定了先导分子1,2,5-三芳基吡咯羧酸类化合物2-39。在此基础上,采用生物电子等排和类似物设计等方法,进而设计合成了26个1,2,5-三芳基吡咯羧酸衍生物。p53-MDM2结合抑制活性测试结果显示,大部分化合物表现出纳摩尔数量级的抑制活性,4个化合物的结合抑制活性优于阳性对照Nutlin-3。其中,化合物2-53(Ki=0.019μM)的活性较Nutlin-3(Ki=0.055μM)提高了2倍,较先导化合物2-39(Ki=1.48μM)提高了77倍。总结初步构效关系：①吡咯环1-苯基上取代基及取代位置的影响：间位取代者的活性总体优于对位取代；取代基为氯、溴或三氟甲基时活性基本相当；邻位引入氟原子有利于提高活性；②吡咯环2-苯基上取代基及取代位置的影响：间氯取代者的活性优于对氯取代；对位引入氟原子可保持或提高活性；③以其它芳环替代5位苯环活性基本保持；④3-羧基衍生化对活性影响较大,可导致活性降低甚至消失。体外肿瘤细胞增殖抑制活性测试结果表明,大部分化合物对表达野生型p53的A549和HCT166细胞具有中等的增殖抑制活性,部分化合物对野生型p53细胞株具有一定的选择性,与Nutlin-3基本相当。在活性筛选的基础上,开展代表性化合物2-53与MDM2的分子对接研究,阐明该类化合物与MDM2蛋白可能的相互作用模式；采用最低能量构象比较分析方法解释了2-53具有强p53-MDM2结合抑制活性的原因,为进一步药物设计提供有利依据。此外,计算机辅助的1,2,5-三芳基吡咯羧酸类衍生物类药性质评价结果表明,该类化合物在体内具有较好的ADME’性质,为后续深入的ADMET’性质研究奠定了基础。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-8
Abstract  8-11
缩写表  11-12
目次  12-15
1. 3,4,5-三取代氨基噻吩类p53-MDM2结合抑制剂的设计、合成与生物活性研究  15-119
  1.1 研究背景  15-20
  1.2 利用虚拟筛选技术发现新型p53-MDM2结合抑制剂  20-33
    1.2.1 p53-MDM2结合抑制剂药效团的构建  22-30
    1.2.2 MDM2分子对接模型的建立  30-31
    1.2.3 数据库搜索和结果分析  31-33
  1.3 3,4,5-三取代氨基噻吩类p53-MDM2结合抑制剂的设计  33-35
  1.4 3,4,5-三取代氨基噻吩类p53-MDM2结合抑制剂的合成  35-40
    1.4.1 3,4,5-三取代氨基噻吩类衍生物的合成  35-36
    1.4.2 2-氨基衍生化的3,4,5-三取代氨基噻吩衍生物的合成  36-37
    1.4.3 3-硫代甲酰胺基-4,5-二取代苯基氨基噻吩衍生物的合成  37-38
    1.4.4 3,4,5-三取代氨基吡咯类衍生物的合成  38
    1.4.5 2,3,4,7-四取代4,5-二氢噻吩[2,3-b]吡啶-6(7H)-酮类衍生物的合成  38-39
    1.4.6 4,5,6-三取代噻吩[2,3-b]嘧啶类衍生物的合成  39-40
  1.5 3,4,5-三取代氨基噻吩类衍生物及类似物的生物学评价及构效关系研究  40-62
    1.5.1 荧光底物-蛋白亲和力检测及化合物p53-MDM2结合抑制活性测试  40-42
    1.5.2 体外抗肿瘤活性测试  42
    1.5.3 实验结果和构效关系讨论  42-54
    1.5.4 化合物1-56与MDM2蛋白的分子对接研究  54-55
    1.5.5 化合物1-55的体内抗肿瘤活性测试  55-59
    1.5.6 化合物1-51在小鼠全血中的稳定性测试  59-62
  1.6 小结  62-63
  1.7 实验部分  63-110
    1.7.1 3,4,5-三取代氨基噻吩类衍生物的制备  63-98
    1.7.2 3,4,5-三取代氨基吡咯类衍生物的制备  98-100
    1.7.3 2,3,4,7-四取代-4,5-二氢噻吩[2,3-b]吡啶-6(7H)-酮类衍生物的制备  100-105
    1.7.4 4,5,6-三取代噻吩[2,3-b]嘧啶类衍生物的制备  105-110
  参考文献  110-119
2. 1,2,5-三芳基吡咯羧酸类p53-MDM2结合抑制剂的设计、合成与生物活性研究  119-167
  2.1 设计思路  119-121
  2.2 1,2,5-三芳基吡咯羧酸类p53-MDM2结合抑制剂的合成  121-123
  2.3 1,2,5-三芳基吡咯羧酸类衍生物的生物学评价及构效关系研究  123-135
    2.3.1 p53-MDM2结合抑制活性测试  123
    2.3.2 体外抗肿瘤活性测试  123-124
    2.3.3 实验结果和构效关系研究  124-130
    2.3.4 1,2,5-三芳基吡咯羧酸类衍生物与MDM2蛋白的分子对接研究  130-132
    2.3.5 计算机辅助的1,2,5-三芳基吡咯羧酸衍生物类药性质评价  132-135
  2.4 小结  135-136
  2.5 实验部分  136-165
  参考文献  165-167
3. 小分子p53-MDM2结合抑制剂的研究进展  167-215
  3.1 p53与MDM2  167-171
  3.2 小分子p53-MDM2结合抑制剂  171-198
    3.2.1 p53-MDM2相互结合的表面结构特征  171-173
    3.2.2 小分子p53-MDM2结合抑制剂的一般结构特征  173-174
    3.2.3 咪唑啉类  174-180
    3.2.4 螺环吲哚酮类  180-184
    3.2.5 苯并二氮卓类  184-187
    3.2.6 哌啶酮类  187-188
    3.2.7 异吲哚酮类  188-190
    3.2.8 色原烯并嘧啶并三氮唑类  190-193
    3.2.9 异喹啉酮类  193
    3.2.10 三联苯类  193-195
    3.2.11 其他类  195-196
    3.2.12 p53-MDM2结合抑制剂的筛选方法  196-197
    3.2.13 p53-MDM2结合抑制剂的生物活性评价工具  197-198
  3.3 结束语  198-199
  参考文献  199-215
个人简历  215

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