靶向重要肿瘤表观遗传酶PRMT5和Menin-MLL1的先导化合物药物化学研究

发布时间：2019-09-24 03:47

【摘要】：本论文包括两个部分:第一部分为靶向PRMT5先导化合物研究;第二部分为靶向menin-MLL相互作用界面分子抑制剂研究。1、靶向PRMT5先导化合物研究翻译后修饰与多种生物过程和人类疾病相关,特别是与肿瘤的发生密切相关。蛋白质精氨酸甲基化是真核生物的翻译后修饰过程。其中蛋白质精氨酸甲基化转移酶(protein arginine methyltransferases(PRMTs))是催化组蛋白中的S-腺苷甲硫氨酸(SAM)上的甲基转移到精氨酸的胍基上,在甲基化过程中起重要作用。蛋白质精氨酸甲基化转移酶5(protein arginine methyltransferase-5(PRMT5))是II型PRMTs,它使核蛋白的特定精氨酸发生对称性双甲基化。PRMT5后来被鉴定为Jak激酶结合蛋白(即JBP1),可与多种蛋白同时存在组成复合物,在细胞生长肿瘤生成基因转录和信号转导等方面起着重要作用。已经发现PRMT5在白血病、淋巴瘤、肺癌、结直肠癌、乳腺癌中过表达。PRMT5中有两个催化口袋,一个是SAM结合口袋,一个是底物结合口袋,其中SAM结合口袋没有选择性,底物结合口袋有很好的选择性,破坏SAM中甲基转移到底物胍基上,就能抑制PRMT5的过表达。因此我们选择底物结合口袋作为潜在靶点寻找具有选择性的高活性化合物。通过虚拟筛选我们找到了DC_P33作为苗头化合物,初步的构效分析我们从两个方向进行化学结构修饰,经过一系列的结构优化,得到了比较合理的构效关系,并且我们找到了活性不错的化合物zbd-22(IC50=1.0μmol),这为后续的靶向PRMT5小分抑制剂研究中有重要的参考价值。2、Menin-MLL相互作用界面分子抑制剂研究MLL的基因易位是人类急性淋巴细胞和髓细胞白血病中的常见现象。MLL基因易位导致MLL基因可以与60种以上的基因发生融合,编码产生MLL融合蛋白,使得基因Hoxa7、Hoxa9和Meis1的表达水平上调,进一步促进细胞增殖,破坏造血干细胞分化,最终引起急性白血病。MLL的致白血病活性依赖于其与Menin的相互作用,当MLL融合蛋白不能与Menin结合时,其致癌能力完全丧失。Menin-MLL相互作用界面是抗急性白血病的潜在新靶点。近年来,“老药新用”策略凭借缩短研究周期、提高成功率的优势在过去的十年间获得了相当大程度的重视,我们课题组对900个临床药物进行筛选,发现药物洛哌丁胺对Menin-MLL相互作用的抑制活性为IC50值为69μM,通过对洛哌丁胺进行结构分析,我们从三个方面对其进行了结构改造,得到了初步的构效关系,目前为止活性最好的化合物为MM-46,对Menin-MLL相互作用抑制活性IC50值为0.83μM,对白血病细胞株MV-4-11的抑制活性IC50值为1.67μM,对这一骨架的后续结构优化工作还在进行当中,我们相信通过进一步的结构优化会得到活性更高的化合物。
【图文】：

甲基化酶,精氨酸,组蛋白

常可能成为肿瘤治疗的新的方法。随着 DNA 甲基转移酶抑制剂和 HDACs 抑制剂的突破性进展，彻底证实了通过调控表观遗传异常治疗肿瘤的可能。近年大量的临床数据表明，组蛋白甲基化修饰的异常与肿瘤的发生密切相关，尤其是在肿瘤中存在多种组蛋白甲基转移酶的异常表达。如组蛋白赖氨酸甲基转移酶 EZH2 在前列腺癌、乳腺癌等多种肿瘤中都高表达，并且已经作为乳腺癌、转移性前列腺癌判断预后的分子标志物，且 EZH2 的突变与淋巴瘤的发生密切相关。有报道称 PRMT4 和 PRMT1 在肺癌中存在异常高表达;在白血病、淋巴瘤、胶质瘤、乳腺癌、前列腺癌以及恶性转移性黑色素瘤中则存在 PRMT5 基因上调;另有报道，PRMT4 在前列腺癌与乳腺癌中存在异常表达。这些异常表达的组蛋白甲基转移酶可引发基因突变、扩增，或引起某些关键蛋白的表达和失活，最终导致肿瘤的发生。因此，组蛋白精氨酸甲基转移酶已被视为抗肿瘤药物研发的新靶点。所以靶向组蛋白甲基化酶的新药研发已经越来越受到关注，并且越来越多的表观遗传物质的发现对这些靶标的抑制剂的开发打下了很好的基础。

复合物,抑制剂

图 1.2 PRMT5 和 MEP50 的复合物的结构1.3 现有的靶向 PRMT5 的小分子抑制剂据报道，到目前为止发现的小分子抑制剂主要分为两类：1.非选择性的抑制剂；2.选择性的抑制剂。1.3.1 非选择性的抑制剂Sinefungin(图 1.2)是一个活性很强的非选择性的小分子抑制剂[29]。由于它与 SAM 结构非常相似，与 SAM 竞争性的结合在 SAM 口袋，对其他的甲基转移酶都没有选择性，常常被当作 SAM 的替代物。Spannhoff 等于 2007 年在 Journalof Medicinal Chemistry 上报道了二脒替(stilbamidine)类结构作为一个底物竞争性抑制剂 (图 1.3)，他们是通过基于底物的虚拟筛选的方法，其抑制 PRMT5 的 IC50值是 44.1μM，虽然活性不是很好，但是具有一定的选择性[30]。2015 年 Zhang
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院上海药物研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R914

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