以三氟乙胺基为P2-P3连接基团的肼腈类组织蛋白酶K抑制剂的合成、酶活和细胞毒性测试以及分子对接研究

发布时间：2017-03-20 00:10

  本文关键词：以三氟乙胺基为P2-P3连接基团的肼腈类组织蛋白酶K抑制剂的合成、酶活和细胞毒性测试以及分子对接研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在中老年人群中，骨质疏松症是一种常见和高发的骨疾病。由于骨骼的密度和强度显著下降，骨脆性增加，骨质疏松症患者易发生骨折，导致的发病率和死亡率很高。因此，骨质疏松症给患者本人造成了很大的痛苦，严重地影响着高龄人群的健康和寿命。随着人的寿命逐渐延长，人口的老龄化加重，老年人在整个人口所占比例呈上升趋势，因而骨质疏松的发生率呈现只曾不减的趋势，骨质疏松症已经成为世界范围内一个是值得关注的健康问题和社会问题。 组织蛋白酶K是破骨细胞内溶骨活性最强的半胱氨酸蛋白酶，能够水解骨基质内的Ⅰ型胶原蛋白，骨桥接素和骨连接素，导致骨吸收的发生。利用抑制剂适当降低和减弱体内组织蛋白酶K的溶骨作用，可以减少骨的流失，维持骨重塑的平衡，对骨质疏松症的治疗将十分有效。 之前本研究小组合成了一系列以酰胺基为P2-P3连接基团的肼腈类抑制剂，该系列抑制剂对组织蛋白酶K的具有非常高的抑制性能，但存在选择性较低以及潜在的代谢不稳定的不足。 本论文中，在本组之前报道抑制剂的结构基础上，在P2-P3连接部位利用三氟乙胺基取代酰胺基，获得了新的分子骨架结构。此外，我们合成了具有不同P3位基团的化合物，进一步探索了P3位不同的情况下，三氟乙胺连接基团对抑制剂性质的影响。实验结果显示，P3位基团不同，三氟乙胺替代酰胺基对抑制剂性质的影响也不同。当P3位是对溴苯甲基和二连苯基时，三氟乙胺替代酰胺基对提高化合物对组织蛋白酶K的抑制性和选择性没有明显作用；当P3位是体积较大的对三联苯基时，三氟乙胺化合物3对K酶的抑制能力(Ki=0.116nM)强于酰胺化合物3对K酶的抑制(Ki=0.124nM)，其次，化合物3对非靶标酶（L，S和B酶）的抑制能力比化合物3的能力降低了4.0到9.3倍。因而，当P3位是对三联苯基时，三氟乙胺基替代酰胺基，既能提高化合物对组织蛋白酶K抑制效果又能降低对非靶标酶的抑制效果，，从两方面提高了化合物对组织蛋白酶K的选择性。 此外，我们还利用MTT比色方法开展了化合物对类成骨细胞和鼠平滑肌细胞的存活率影响的测试，结果表明该类抑制剂在微摩尔浓度范围内对这两类细胞没有毒性。 最后，利用分子对接的方法，探索了化合物结构和功效的关系。当P3位是对溴苯甲基和二连苯基时，抑制剂和组织蛋白酶K的结合方式为：P2位基团在S2口袋内，P3位基团在S3口袋内。三氟乙胺类抑制剂的P2-P3连接基团的亚胺与组织蛋白酶K的Gly66主链羰基之间的氢键比酰胺化合物与酶对应的氢键强度弱，该氢键强度的减弱很大程度上降低了抑制剂和酶的结合力；当P3位是体积较大的对三联苯基时，由于S3口袋长度有限，P2位基团在S1内，P3位基团在与S3垂直的宽口袋内。P2-P3连接基团和组织蛋白酶K之间没有形成氢键，但三氟乙胺基的立体结构使得P3位母体环和组织蛋白酶K形成更有利的堆积作用，从而使三氟乙胺化合物3结合组织蛋白酶K的能力强于酰胺化合物3的能力。 分子对接较为详细地揭示了不同的P3位基团和P2-P3连接基团的替换对抑制剂和酶结合方式的影响及结构和效能关系，这为我们后续进一步优化抑制剂结构，设计性能更好的抑制剂指明了方向。
【关键词】：骨质疏松症 组织蛋白酶K 抑制剂 P2-P3连接基团 三氟乙胺基 酶活测试 细胞毒性测试 分子对接
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R914.5;O629.8
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-34
• 1.1 骨和骨的重塑11-12
• 1.2 骨重塑失衡及骨质疏松症12-14
• 1.3 组织蛋白酶 K14-17
• 1.4 组织蛋白酶抑制剂17-19
• 1.5 腈类抑制剂及肼腈类抑制剂19-23
• 1.5.1 腈类抑制剂19-21
• 1.5.2 肼腈类抑制剂21-23
• 1.6 抑制剂内 P2-P3 连接基团23-24
• 1.7 酰胺键的替代24-26
• 1.7.1 酰胺键的替代基24-25
• 1.7.2 三氟乙胺基25-26
• 1.8 本文研究思路及主要研究内容26-28
• 参考文献28-34
• 第二章 组织蛋白酶 K 抑制剂的设计合成、表征及酶活和细胞毒性测试34-67
• 2.1 引言34-35
• 2.2 化合物的合成与表征35-47
• 2.2.1 实验所用材料和设备35-36
• 2.2.2 合成路线36-47
• 2.3 组织蛋白酶 K 抑制剂抑制的酶活力的测定47-61
• 2.3.1 实验所用材料和设备47-48
• 2.3.2 测试原理48-50
• 2.3.3 实验步骤50-53
• 2.3.4 实验结果53-59
• 2.3.5 实验讨论与分析59-61
• 2.4 抑制剂的体外细胞毒性的测试61-64
• 2.4.1 实验所用材料和试剂61-62
• 2.4.2 实验原理62-63
• 2.4.3 结果与讨论63-64
• 2.5 本章小结64-65
• 参考文献65-67
• 第三章 分子对接研究抑制剂的结构效应关系67-81
• 3.1 引言67-68
• 3.2 使用 GOLD 进行对接68-71
• 3.2.1 筛选抑制剂构象68-70
• 3.2.2 蛋白酶晶体结构的获取70
• 3.2.3 分子对接70-71
• 3.3 分子对接结果与讨论71-78
• 3.4 本章小结78-79
• 参考文献79-81
• 作者简介81-82
• 致谢82

【共引文献】

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本文编号：256830