BRD4蛋白小分子抑制剂的设计、合成及活性研究

发布时间：2020-10-17 10:18

　　表观遗传学和经典遗传学是相对的,是指在不改变DNA序列的前提下,非DNA序列变化引起的基因表达的可遗传变化。主要涉及的变化有组蛋白修饰、染色质重塑和DNA甲基化等。其中组蛋白是染色质的基本结构蛋白,组蛋白翻译后修饰之一的乙酰化修饰是目前研究的热点之一,修饰引起的染色质重塑对基因的表达具有相当重要的作用。BET(bromodomain and extra terminal)蛋白家族作为bromodomains(BRDs)八大家族之一,同样具有与组蛋白乙酰化赖氨酸(KAc)特异性结合的特点,区别于其他家族的特征在于它包含的四个成员:BRD2、BRD3、BRD4和BRDT都具有两个高度保守的BRDs,如BRD4(1),BRD4(2)。对蛋白与抑制剂的结合晶体结构分析可知,4个反向平行的螺旋束的一端存在结合口袋,抑制剂模拟KAc与疏水空腔中的140位天冬酰胺残基(Asn140)形成氢键作用,且同时通过水分子与97位点处的酪氨酸残基(Tyr97)形成关键氢键作用。此外,袢环结构与螺旋之间也形成了两个疏水区域,命名为ZA channel和WPF区域,二者成为了实现小分子抑制剂选择性的有效区域。目前已被广泛认知的BET抑制剂结构主要分为四类,即三氮唑类(如JQ1、I-BET762),异噁唑类(如I-BET151),吡啶酮或嘧啶酮类(如PFI-1和RVX-208)和其他等。这些抑制剂分别用于炎症、恶性肿瘤及心血管疾病等多种疾病的治疗研究中。因此,作为BRDs代表的BET家族蛋白逐渐成为了热点药物靶点之一。本论文主要进行了以下三个方面的研究:一:选取PDB数据库中BRD4(1)(PDB:4ZC9)蛋白做为靶标,针对靶标设计8个可能具有活性的系列化合物,并用Molecular Operating Environment(MO E)软件对设计的化合物进行分子对接及打分函数评价。结果表明,8个系列化合物的母环结构都能与结合位点相互作用,因此都可能是良好的BRD4抑制剂。选取打分结果最优的茶碱系列化合物进行合成。同时,对Chemdiv和Targetmol小分子化合物数据库中配体分子进行对接筛选,从企业购买筛选结果最优的20种化合物,后续进行化合物的活性测试。二:对设计的茶碱系列化合物中打分结果最优的化合物进行合成:首先用茶碱与N-氯代丁二亚酰胺(NCS)在水相中合成8-氯茶碱中间体。然后,用茶碱/8-氯茶碱分别与α,α-对二溴苄在DMF,K_2CO_3,30℃条件下反应,得到目标化合物2-3,4。在以对苯二酚及4-甲基磺酰苯酚为起始原料合成目标产物的过程中,不同的原因致使反应失败。后期活性测试结果显示该系列产物没有抑制活性,因此放弃这些目标产物的合成。此外,对关键中间体3-甲基黄嘌呤的合成工艺过程进行研究,考察了反应溶剂,反应温度,反应时间,脱甲基试剂种类和物料比对反应收率的影响,并确定了最佳反应条件。三:使用时间分辨-荧光共振能量转移(TR-FRET)方法测试合成的及从商业化合物库中筛选出的共计22种化合物的BRD4抑制活性。结果表明:1,3-二甲基嘌呤即茶碱作为母核的化合物均没有抑制活性,其原因可能在于其中一个甲基影响了羰基氧原子与Asn140/Tyr97形成氢键作用。而3-甲基黄嘌呤类化合物具有良好的抑制活性,测得化合物2-26活性最好,IC_(50)值为8.304μM。该系列化合物经过修饰及优化后,抑制活性极有可能从微摩尔级降至纳摩尔级,进而成为良好的BRD4抑制剂。
【学位单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R91
【部分图文】：