Pim-1激酶小分子抑制剂的研究进展

　　本文是一篇专业的医学论文，主要是对Pim-1激酶小分子抑制剂的研究进展的阐述，详情请看下面的介绍。

　　在癌细胞，如白血病，淋巴瘤，以及前列腺癌中过表达Pim-1具有致命作用[9]，而在正常细胞中没有。因此，与传统的化学治疗方法相比，抑制Pim-1激酶不会有有害的副反应。多种特异性和潜在的Pim-1激酶抑制剂也已经表现出诱导癌细胞凋亡，增加癌细胞对化疗的敏感性以及协同其他抗癌药物作用，如抑制Pim激酶可以增强苏尼替尼对肾细胞癌的活性[10]，Pim-1作用于Akt下游，可以调解地氟烷诱导和心肌缺血后适应性，增加心肌细胞存活[11]。Pim-1抑制剂ETP-45299与PI3K抑制剂GDC-0941合并使用，对MV-4-11 AML细胞有很强的协同作用[12]，与Bcl-2家族的小分子抑制剂ABT-737联合使用，体内和体外均引起前列腺癌细胞显着凋亡[13]。因此，Pim-1激酶是一个很有前景的治疗靶点。

　　Pim-1的结构特点

　　在典型的丝/苏氨酸或苏氨酸激酶中，ATP和铰链区形成两个氢键：一个是嘌呤的NH2作为供体与铰链的羰基形成氢键，另一个是受体在嘌呤N-1和激酶的骨架NH之间联系。在Pim家族中这个残基是脯氨酸，因此同样的氢键相互作用不存在（图1）[14-15]。由于铰链区脯氨酸残基Pro123的存在，Pim-1激酶区域仅通过一个氢键结合天然底物ATP。脯氨酸的存在使Pim-1与其他的激酶显着不同[16]。这个铰链区域是由Leu120，Glu121，Arg122和Pro123构成[9，17]，Pim-1结构另一个重要区域是富含谷氨酸磷酸盐结合弯曲部分（P-loop），包含氨基酸残基：Gly45，Ser46，Gly47，Gly48，Phe49和Gly50。嵌入物和脯氨酸共同引起了铰链区的扩张并形成了更大的空间，以便抑制剂占领并发挥作用。

　　近年来报道的有关Pim-1小分子抑制剂结构种类很多[9，17-22]。包括黄酮类、咪唑并[1，2-b]哒嗪、吡唑并[1，5-a]嘧啶和3-芳基-6-氨基-三唑并[4，3-b]哒嗪、苯亚甲基-噻唑烷-2，4-二酮、吡咯并[2，3-a]咔唑、苯并呋喃-2-羧酸类、取代的吡唑酮类、高效有机钌衍生物（III）等。黄酮类也抑制其他几种激酶，使得这些化合物作为Pim-1抑制剂的用途不是很清楚。咪唑并[1，2-b]-和三氮唑并[4，3-b]-哌嗪（II）是一种高效选择性Pim-1抑制剂，在纳摩尔浓度就有抑制活性[22-23]。此外，异恶唑并[3，4-b]喹啉酮及其类似物是一类在纳摩尔浓度就有效的高选择性的新型Pim-1和Pim-2抑制剂。

　　1 吲哚咔唑和二吲哚顺丁烯二酰亚胺衍生物

　　一些吲哚咔唑和二吲哚顺丁烯二酰亚胺衍生物具蛋白激酶抑制活性，研究发现星孢菌素和结构相关的二吲哚顺丁烯二酰亚胺类化合物1，2和3（图2）在1 ?mol/L时可产生90%的Pim-1抑制作用。这类化合物与Pim-1的结合特点表明，Pim-1铰链骨架通过Glu121的羰基氧与顺丁烯二酰亚胺的NH形成氢键作用，而Pro123的存在使得铰链区与顺丁烯二酰亚胺羰基无其他的氢键作用。尽管化合物1没有二面角构象，仍能很好的固定到ATP结合缝隙中，其吲哚部分被氨基酸残基Leu44，Phe49，Val52，Ala6，Ile104，Leu120，Leu174和Ile185通过疏水接触包裹，产生稳定的疏水作用力。

　　2 咪唑并[1，2-b]哒嗪类和吡唑并[1，5-a]嘧啶类

　　Bullock等[14]首次报道咪唑并[1，2-b]哒嗪类化合物4-6（图3）和吡唑并[1，5-a]嘧啶类化合物10（图3B）在纳摩尔浓度对Pim-1有抑制活性，且对Pim-1的选择性是Pim-2的100倍[14]。化合物4具有抗白血病活性，X光衍射显示化合物4结合到Pim-1的ATP结合位点上，Lys67的N-1位的氮原子参与氢键作用，抑制剂与残基Leu44，Phe49，Ile104和Leu120之间有疏水稳定作用。化合物5诱导人白血病细胞系MV-4-11凋亡，减少Pim下游靶点的磷酸化；在体外可减少初期白血病的发生。咪唑并[1，2-b]哒嗪类（图3A）被认为是ATP竞争性抑制剂而不是ATP类似物[1，24-25]。在各种咪唑并[1，2-b]哒嗪中化合物8和9（图3A）活性较好。进一步构效关系研究发现R2疏水作用对选择性和去溶剂化的影响不大，R1对活性影响较大。R1、R2结构优化获得的化合物6对Pim-1的IC50是39 nmol/L。

　　ETP-45299是一个有效的选择性Pim-1抑制剂，能抑制Bad和4EBP1的磷酸化，阻止人细胞系中实体瘤和非实体瘤细胞的增殖。ETP-45299与PI3K抑制剂GDC-0941合并使用，对MV-4-11 AML细胞有很强的协同作用，这表明合并使用选择性Pim激酶抑制与PI3K抑制剂可能会产生很好的临床效益[12]。

　　SGI-1776是由SuperGen公司最初通过虚拟筛选得到的一个化合物，已进入I期临床试验。该化合物对Pim-1，Pim-2，Pim-3都具有较高的抑制作用，能够诱导慢性淋巴细胞白血病细胞的凋亡；最近Hospital等[26]提出SGI-1776抗白血病的机制是直接抑制FLT3激酶在AML中的活性。SGI-1776还可以诱导前列腺癌细胞中的细胞周期停滞和凋亡，与雄性激素-依赖性细胞相比，在雄性非依赖细胞中具有显着的细胞毒性效应。最重要的是SGI-1776可使对化疗药物耐药的前列腺癌细胞系对紫杉醇再敏化。体内肿瘤模型实验初步研究显示SGI-1776具有治疗效果[27]。

　　3 异恶唑并[3，4-b]喹啉-3，4（1H，9H）-二酮类

　　以异恶唑并[3，笔耕文化推荐期刊，4-b]喹啉-3，4（1H，9H）-二酮为骨架的化合物，最初是由Abbott实验室开发作为Pim-1抑制剂，其中化合物11（图4A）在纳摩尔浓度对Pim具有抑制活性，化合物12（图4A）对Pim-1的抑制作用是IC50=2.5 nmol/L，是该类中最高效的Pim-1抑制剂。Abbott实验室进一步研究得到的化合物13（图4A）对Pim具有很高的抑制活性和选择性（IC50=2.5 nmol/L）。研究以异恶唑并[3，4-b]喹啉-3，4-（1H，9H）-二酮为骨架作为潜在的Pim-1和Pim-2激酶抑制剂的构效关系表明，R2可以为多种烷基基团，R3只能是小基团，如质子，甲基，以维持分子的抑制活性[18]。

　　4 吡啶酮类衍生物

　　吡啶酮类衍生物是Valeant Pharmaceuticals R&D从160 000个化合物中筛选得到[19]，其中化合物14（图4B）活性最高（IC50=50 nmol/L），这一类化合物与Pim-1的复合物X光-单晶衍射分析推测，该类化合物是ATP竞争性抑制剂。化合物14与铰链区唯一有潜在相互作用的部位是R1苯环的左侧，这个复杂的结构被定义为Glu121的主要羰基与R1芳香氢（C-3）的弱氢键作用（C=O…H-C）。Glu121的羰基与芳香族C-4的氢之间的氢键可能也有助于稳定化合物14与Pim-1的铰链区。化合物14的结合可竞争性地抑制ATP的利用，从而抑制了Pim-1的功能[19]。

　　5 苯亚甲基-噻唑烷-2，4-二酮类[28]