STAT3信号通路小分子抑制剂的设计、合成及生物研究

发布时间：2017-08-05 16:25

  本文关键词：STAT3信号通路小分子抑制剂的设计、合成及生物研究

  更多相关文章： STAT3信号通路 小分子抑制剂 抗增殖活性 STAT3磷酸化 细胞凋亡 活性氧(ROS)

【摘要】：本论文由三部分组成,第一部分2-羰基苯并噻吩1,1-二氧类化合物的合成及生物研究,第二部分为4-羰基2,6-二亚苄基环己酮类衍生物的合成及生物研究,第三部分为吡啶并吡咯类化合物的合成及生物研究。第一部分：2-羰基苯并噻吩1,1-二氧类化合物的合成及生物研究。Stattic是第一个被报道的非肽类STAT3小分子抑制剂。但由于结构简单,选择性差,成药性不好,具有很大的改造空间。且该化合物衍生物报道很少,对于STAT3信号通路研究也不多见。已报道的文章中对化合物生物活性研究并不深入。因此,以Stattic为骨架进行化学结构上的衍生,并对其进行深入的抗肿瘤作用机制的探索具有研究价值和研究意义。本论文参照Stattic与STAT3蛋白SH2结构域的结合模型,结合药物设计的基本原理,合成了44个Stattic的衍生物,通过MTT实验对STAT3高表达的几株肿瘤细胞进行抑制细胞增殖的的评价。构效关系分析,找到活性最好的化合物E28,并对其进行了深入的生物活性研究。荧光素报告基因方法,发现该化合物可以有效抑制STAT3蛋白的磷酸化。进一步研究发现该化合物可以通过诱导自由基的产生和聚集而诱导细胞凋亡。化合物E28对P-Src,P-Erkl/2,P-mTor等STAT3磷酸化密切相关的酪氨酸激酶在0-4μM浓度范围内没有抑制效果,说明对STAT3蛋白磷酸化的抑制并不是由于作用于上游酪氨酸激酶所导致。Docking计算表明该化合物可以与STAT3蛋白的SH2结构域紧密结合。所有目标化合物均经1H NMR,13C NMR, HRMS表征确证。第二部分：4-羰基2,6-二亚苄基环己酮类衍生物的合成及生物研究Curcumin是从姜黄中提取出的一种成分,具有广泛的生物价值。据报道,Curcumin可以影响JAK/STAT通路,是潜在的抗肿瘤药物。HO-3847是由Curcumin衍生而来的一类化合物,能够有效抑制STAT3 (Tyr705)的磷酸化,相对于母核化合物Curcumin具有更好的抗肿瘤活性,而且对正常细胞毒性低。本文根据生物电子等排体原理,将HO-3847结构中哌啶酮替换成环己酮,在环己酮的4位通过酰胺键引入不同的芳香基团或者脂肪烃基,苯环上用不同的吸电子基团和给电子基团取代,定程度改变化合物的脂溶性,从而提高其抗肿瘤活性。本文最终合成了18个新型化合物。通过MTT实验,测定该系列化合物对MDA-MB-231, A549, DU145等肿瘤细胞的抗增殖活性；分析构效关系,鉴定出化合物13r具有较好的抗肿瘤活性,而对正常细胞表现出较低的毒性。通过Western Blot实验以及流式细胞术,证实了化合物13r能够有效抑制STAT3在Tyr705位点的磷酸化,诱导细胞凋亡和G2/M细胞周期阻滞。所有目标化合物均经1N MR,13C NMR, HRMS表征确证。第三部分：吡啶并吡咯类化合物的合成及生物研究。作为Oncrasin-1衍生物,化合物NSC-743380具有RNA聚合酶Ⅱ的抑制活性和肿瘤细胞抗增殖效果。同时,该化合物可以抑制STAT3磷酸化并且对于STAT3上游酪氨酸激酶JAK2也有抑制作用。然而,化合物NSC-743380结构中的3-羟甲基不稳定,可能是因为3-羟甲基连在富电子的吲哚环上,使得3-羟甲基很活泼,尤其在酸性条件下,容易质子化而脱水生成碳正离子,然后与另外一分子NSC-743380反应生成二聚体而丧失活性。为了改善该类化合物结构上的缺陷,本文在吲哚环上引入杂原子或连接其他吸电子基团,降低吲哚环的电子云密度,使3-羟甲基的活性下降,从而提高该类化合物的稳定性。最终本文合成12个化合物,并通过MTT实验,测定了该系列化合物对MCF-7细胞的抗增殖活性；分析构效关系,鉴定出化合物JP-3-138具有较好的活性和较好的稳定性；而且Western Blot实验证实该化合物可以有效地抑制STAT3磷酸化。
【关键词】：STAT3信号通路 小分子抑制剂 抗增殖活性 STAT3磷酸化 细胞凋亡 活性氧(ROS)
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R91;R914.5
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一部分：苯并噻吩1,1-二氧类化合物的设计合成及生物研究10-66
• 一、引言10-27
• 1.1 STAT蛋白简介10
• 1.2 STAT3蛋白结构10-11
• 1.3 STAT3蛋白信号转导通路11-12
• 1.4 STAT3抑制剂12-21
• 1.5 STAT3与癌症及其他疾病21-25
• 1.6 STAT3与干细胞25
• 1.7 临床研究现状25-26
• 1.8 STAT3小分子抑制剂研究展望26-27
• 二、苯并噻吩1,1-二氧类化合物的设计27-28
• 2.1 目标化合物设计思路27-28
• 三、合成实验部分28-41
• 3.1 仪器与试剂28-30
• 3.2 实验步骤30-32
• 3.3 终产物~1H NMR,~(13)C NMR以及HRMS数据32-41
• 四、结果及讨论41-53
• 4.1 MTT实验及SAR分析41-53
• 五、小结53-54
• 参考文献54-66
• 第二部分：4-羰基2,6-二亚苄基环己酮类化合物66-88
• 一、引言66-68
• 1.1 姜黄素类化合物简介66-68
• 二、4-羰基2,6-二亚苄基哌啶酮衍生物的设计68-69
• 2.1 合成路线的设计68-69
• 三、合成实验部分69-76
• 3.1 仪器与试剂69-70
• 3.2 实验步骤70-71
• 3.3 终产物~1H NMR,~(13)C NMR以及HRMS数据71-76
• 四、结果与讨论76-82
• 4.1 化合物抗肿瘤细胞增殖活性76-77
• 4.2 化合物对正常细胞和癌细胞的选择性77-78
• 4.3 化合物13r对STAT3磷酸化的影响78
• 4.4 化合物13r抑制IL-6诱导的STAT3磷酸化78-79
• 4.5 化合物13r诱导肿瘤细胞凋亡79-80
• 4.6 化合物13r引起细胞G2/M周期阻滞80-81
• 4.7 化合物13r与STAT3对接试验81-82
• 五、小结82-83
• 参考文献83-88
• 第三部分：吡啶并吡咯类化合物的设计合成及活性研究88-102
• 一、引言88-89
• 1.1 Oncrasin类衍生物简介88-89
• 二、化合物的设计及合成路线89-91
• 2.1 设计思想89-91
• 三、合成实验部分91-97
• 3.1 实验步骤91-96
• 3.2 终产物~1H NMR数据96-97
• 四、结果及讨论97-99
• 4.1 抗肿瘤细胞增殖活性97-99
• 4.2 Western Blot实验测定化合物对STAT3蛋白磷酸化影响99
• 五、小结99-100
• 参考文献100-102
• 附录102-161
• 攻读学位期间发表的论文161-162
• 致谢162

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