基于PARP-1和胆碱酯酶多靶点抑制的抗阿尔茨海默病化合物的合成与生物活性研究

发布时间：2020-04-07 20:41

【摘要】：目的:为寻找基于聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1(Poly ADP-ribose polymerase-1,PARP-1)和胆碱酯酶多靶点抑制的新型抗阿尔茨海默病(Alzheimer`s disease,AD)化合物,本研究以上市PARP-1抑制剂奥拉帕尼和乙酰胆碱酯酶抑制剂多奈哌齐为先导化合物,结合两者的药效团,设计、合成了21个新的4-苄基哒嗪酮与苄基哌啶拼合产物,并评价其体外抑制PARP-1、乙酰胆碱酯酶(AChE)和丁酰胆碱酯酶(BuChE)的活性。筛选效果较优的化合物,观察其对Aβ_(25-35)诱导的AD小鼠认知功能及运动能力的影响。通过计算机辅助药物设计技术,在分子水平初步分析目标化合物与靶标相互作用模式。方法:1.目标化合物的设计和合成:保留奥拉帕尼的主要药效团哒嗪酮,对分子另一端进行改造,用多奈哌齐的药效团苄基哌啶取代环丙酰基哌嗪,设计、合成了21个目标产物。其合成方法为:以2-甲酰基苯甲酸为原料,经环合、氧化、还原等反应,合成重要中间体2-氟-5-[(4-氧代-3,4-二氢酞嗪-1-基)甲基]苯甲酸;以取代的溴化苄为原料,与叔丁氧羰基氨基哌啶,叔丁氧羰基氨甲基哌啶和羟基哌啶反应,得到苄基哌啶衍生物,脱去保护基团叔丁氧羰基后,与2-氟-5-[(4-氧代-3,4-二氢酞嗪-1-基)甲基]苯甲酸发生酰胺化反应,得到目标产物。2.目标化合物生物活性评价:(1)采用Ellman法评价目标化合物对AChE和BuChE的抑制能力,HT同源PARP荧光法抑制试剂盒(Trevigen,Cat#4690-096-K)检测所合成的目标化合物对PARP-1酶的抑制活性;(2)采用MTT法测定目标化合物对人乳腺癌MDA-MB-436细胞增殖能力的影响;(3)脑室注射Aβ_(25-35)诱导小鼠形成AD模型,观察化合物34对AD小鼠行为学的影响。3.分子对接:使用AutoDock Vina软件,将化合物34与靶蛋白(AChE、BuChE和PARP-1)进行分子对接,探究其分子识别机制和结合模式。结果:1.本研究设计、合成了21个4-苄基哒嗪酮与苄基哌啶拼合产物,通过~1H-NMR、~(13)C-NMR、IR及MS对这些化合物进行结构确证。2.通过蛋白酶抑制实验筛选出了几个能同时抑制AChE、BuChE和PARP-1酶活性的化合物,其中,化合物34综合效应较好,对AChE、BuChE、PARP-1的IC_(50)分别为13.481±2.154μM、1.630±0.523μM、8.18±2.81nM。进一步地通过行为学实验观察该化合物对AD小鼠认知功能及运动能力的影响,发现连续灌胃两周后,该化合物能一定程度上改善AD小鼠的认知和记忆障碍,与AD模型组相比有显著性差异。3.分子对接研究表明,化合物34能与PARP-1的Gly863、Ser904形成氢键作用,同时,34几乎整个分子都能置于BuChE的活性催化域内,这可能是其具有较好的PARP-1和丁酰胆碱酯酶抑制活性的原因。结论:本研究设计合成了21个未见报道的新化合物,通过蛋白酶抑制实验筛选出了几个能同时抑制AChE、BuChE、PARP-1酶的化合物,其中化合物34活性较好。进一步的动物行为学实验发现,化合物34以10mg/kg/d的剂量灌胃给药2周后,能一定程度上改善AD小鼠的认知和记忆障碍。
【图文】：

构效关系,抑制剂,目标化合物

武汉科技大学硕士学位论文第 1 章目标化合物的设计、合成和表征目标化合物的结构和合成路线设计拉帕尼（Olaparib）是由英国阿斯利康公司研发的 PARP-1 抑制剂，月 19 日经美国食品药品管理局（FDA）批准上市，用于 BRCA 基因巢癌患者的治疗[27]。然而，作为最早上市 PARP-1 抑制剂，，奥拉帕性不够强大，而且与其他化疗药物（如氮烯唑胺，顺铂与吉西他滨使用时表现出更显著的剂量限制性毒性[28]，因此，此类 PARP-1 抑步优化改造。拉帕尼的构效关系研究表明，以奥拉帕尼为代表的 PARP-1 抑制剂构为主要药效团（图 1.1），哌嗪环可增加水溶性，环丙基可增加脂物利用度。基于此，研究者们对奥拉帕尼的结构进行了改造（图 1

多奈哌齐,乙酰胆碱酯酶,芳香基,底物结合

武汉科技大学硕士学位sp74 等，其作用主要是固定乙酰胆碱，另外，由区域在其与芳香基底物结合时起着重要的作用。AS 和 PAS 结合[33]（图 1.3），其中，苄基环与 CA环与 PAS 位点的 Trp286 结合。同时，狭窄峡谷酸残基，如 Tyr337，Phe338，Tyr341 和 His447。
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R914

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