针对脂类激酶PI4KⅡα及蛋白激酶PDK1的药物设计及作用机理研究

发布时间：2018-08-03 14:14

【摘要】：激酶参与调控细胞生物活动的多个方面,是目前最具吸引力的药物研发靶标之一。药物设计策略及计算化学方法在激酶抑制剂的研究中发挥着重要作用,例如提高激酶抑制剂的选择性问题、改善激酶抑制剂的耐药性问题、新骨架激酶抑制剂的发现以及激酶抑制剂的作用机制研究等。论文第一章对靶向激酶的药物设计方法进行介绍。脂类激酶PI4KⅡα与肿瘤等多种疾病密切相关,是抗肿瘤作用的有效靶点,然而目前尚无靶向PI4KⅡα的有效抑制剂。论文第二章中,我们通过基于配体与受体相结合的虚拟筛选方法,辅以分子及细胞水平生物实验确证,首次发现了PI4KⅡα的底物(PI)竞争性抑制剂PI-273。PI-273在分子水平中对PI4KⅡα的IC50为0.47μM,在细胞水平中对多种乳腺癌细胞均表现出显著抑制效果(PI-273对MCF-7细胞的IC50为3.51μM),在动物水平中对移植瘤模型以25mg/kg/天给药亦可见明显的抑瘤作用,同时安全且可靠。鉴于PI-273是第一个亚型选择性且第一个作用于PI4K家族底物作用位点的抑制剂,展现出了良好的开发前景,为PI4KⅡα抑制剂及相关功能等的后续研究奠定了先导化合物的物质基础。蛋白激酶PDK是调节肿瘤代谢过程的重要靶点,开发靶向PDK的抑制剂有望得到良好的抗肿瘤效果。论文第三章中,我们通过分子对接、分子动力学模拟等计算生物学方法,与生物实验手段有效结合,在结构上揭示了JX06共价抑制PDK1的作用机制,并在JX06与PDK1结合模式及作用机制的基础上对JX06进行进一步的结构改造,得到了以3a为代表的第一代PDK1选择性共价抑制剂,3a的分子水平kinact/Ki=4.17×103 M 1 s 1,细胞水平IC50小于0.1μM,对于PDK1的抑制能力高于PDK2-4达40倍以上,同时在A549移植瘤小鼠模型中按腹腔注射80mg/kg/天给药TGI达47.8%,且未造成小鼠体重降低的副作用。3a作为性质优异的先导化合物,大大促进了PDK1共价抑制剂的后续研发工作,同时也将助力于PDK1生物学功能及肿瘤细胞能量代谢的相关研究。DCA作为PDK1的变构抑制剂,通过结合于PDK1 N端结构域的螺旋树结构中产生抑制作用。论文第四章通过简正模式分析、分子动力学模拟及主成分分析等计算化学和计算生物学方法得出DCA变构抑制PDK1的分子机制。DCA结合于PDK1 N端α6及α7螺旋并降低二者结构稳定性,该作用进一步传递至ATP及底物两个结合位点,同时影响PDK1与ATP及底物的结合能力,最终引发PDK1蛋白活性的降低。本研究不仅有助于揭示PDK1变构抑制剂DCA发挥活性的分子机制,同时也为靶向激酶的药物设计策略提供了新思路。
[Abstract]:Kinases are involved in many aspects of cellular biological activity and are currently one of the most attractive drug development targets. Drug design strategies and computational chemistry play an important role in the study of kinase inhibitors, such as increasing the selectivity of kinase inhibitors and improving the drug resistance of kinase inhibitors. The discovery of new skeleton kinase inhibitors and the study of the mechanism of kinase inhibitors. In the first chapter, the drug design methods of targeted kinase are introduced. Lipid kinase PI4K 鈪，

本文编号：2162001