基于靶标结构的新型HIV-1非核苷类逆转录酶抑制剂的设计、合成及活性评价

发布时间：2017-09-28 18:28

  本文关键词：基于靶标结构的新型HIV-1非核苷类逆转录酶抑制剂的设计、合成及活性评价

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【摘要】：获得性免疫缺陷综合症(Acquired Immunodeficiency Syndrome, AIDS),即艾滋病,是由人类免疫缺陷病毒(HIV)引起的以T淋巴细胞免疫缺陷和淋巴组织损伤为主的危害人类生命健康的传染病。尽管高效抗逆转录疗法(Highly Active Antiretroviral Therapy, HAART)的应用有效地减少AIDS的发病率及死亡率,但是快速产生的耐药性以及长期应用产生的药物毒副作用给根除HIV感染带来了巨大挑战。因此,艾滋病的防治仍然是全球健康和医疗的重大问题。HIV-1非核苷类逆转录酶抑制剂(Non-nucleoside Reverse Transcriptase Inhibitors, NNRTIs)具有高选择性、高活性、低毒等优点,是HAART必不可少的组成成分。然而该类药物容易产生耐药性的缺陷使药物迅速丧失临床效价,因此进一步发现具有高口服生物利用度、良好的药代动力学性质、低毒和广谱抗耐药性的新型HIV-1 NNRTIs刻不容缓。本论文第一部分基于S-DABOs构效关系以及本课题组的前期研究,在嘧啶酮母环的C-6位特异性地引入具有疏水性较强的优势片段金刚烷亚甲基,以增加C-6位与逆转录酶疏水性亚口袋之间的相互作用。同时,C-2位引入已报道的活性优势基团,并且延长C-2侧链,在苯环对位引入亲水性基团,以增加化合物的水溶性；嘧啶酮母环C-5位引入甲基或乙基,由此设计合成了20个全新的S-DABOs类化合物。新合成的衍生物进行了抗HIV细胞水平的活性筛选和抑制RT活性测试,并讨论了该类化合物的构效关系和分子模拟研究。活性结果显示,大部分新合成的衍生物表现出微摩尔至亚微摩尔水平的抗病毒活性,EC50值在0.10-5.39μM之间。其中,IB-1、IB-2和IB-3抑制HIV-1野生毒株ⅢB的EC50值分别为0.10 μM,0.19 μM、0.12 μM (SI=102-172),优于上市药物NVP (EC50= 0.26μM),但低于AZT (EC50= 0.0067 μM)、DLV (EC50= 0.033 μM), EFV (EC50= 0.0054μM和ETR(EC50= 0.0035 μM)。此外,化合物IB-4、IB-9、IB-10对HIV-1H ⅢB毒株的抑制活性EC50值分别为0.27μM、 0.25μM、0.31 μM,与上市药物NVP的活性相当。然而,新合成的衍生物没有表现出对双突变株RES056的抑制作用。构效关系研究表明：C-5位引入较大取代基能够增强其与HIV-1 RT间的疏水性作用,提高抗HIV-1活性；C-2位侧链对活性的影响也较为显著,侧链为苯乙酮巯基时活性高于苄巯基和苯乙酰胺巯基；若C-2位取代基为苯乙酰胺时,苯环对位引入亲水性基团化合物活性增加,顺序为SO2NH2 COMe CONH2 CNHMe。选择本系列抗病毒活性最好的IB-1进行抗HIV-1 RT的评价。结果显示IB-1具有较高抑制活性(IC5o=3.37μM),高于阳性对照药NVP,与TMC-125活性相当,证实了该类化合物的作用靶点为HIV-1RT,属于典型的HIV-1NNRTIS。本论文第二部分基于化合物与靶标共价结合的设计思路,以吲哚芳基砜类(Indolyarylsulfones, IASs) NNRTIs为先导化合物,为提高其抗耐药性,在靠近NNIBP口袋181C位氨基酸残基位置的烷基环上引入丙烯酰胺或乙烯磺酰胺,验证其是否可以通过迈克尔加成反应特异性与突变逆转录酶181C氨基酸残基的巯基发生共价结合,从而特异性地提高抗Y181C突变毒株的活性。为了保证结构的多样性,在吲哚环C-3位引入大小不同的烷基环(四元、五元和六元),设计合成了10个吲哚磺酰胺类NNRTIs。并从其中选取4个化合物为代表,初步进行了抗HIV-1RT的活性验证。结果显示,ⅡA-2对野生型RT有一定的抑制作用。细胞水平的抗HIV活性评价及抑制Y181C突变型RT的活性正在比利时进行中。总之,本论文以HIV-1 RT为药物设计的靶点,基于对S-DABO及吲哚芳基砜类NNRTIs初步构效关系、分子模拟研究或晶体复合物的分析,在保留维持活性结合构象必需的母环结构及活性优势基团的前提下,通过有针对性地修饰侧链基团来增加与靶点特定区域或氨基酸残基的作用力,由此设计了S-DABOs和吲哚磺酰胺类两系列衍生物共30个全新结构的化合物。通过细胞水平抗HIV筛选,发现了新型S-DABOs化合物是一类活性较好的NNRTIs,为进一步研究与开发提供了参考。
【关键词】：HIV-1 逆转录酶 非核苷类逆转录酶抑制剂 二氢烷氧苄基嘧啶酮类 吲哚芳基砜类 生物活性
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R914;R96
【目录】：

• 中文摘要10-13
• ABSTRACT13-16
• 符号说明16-17
• 第一章 绪论17-42
• 第一节 HIV-1生命周期与抗艾滋病药物17-20
• 1. HIV-1的生物学特征17-19
• 2. HIV-1的复制周期19
• 3. 临床应用的抗HIV药物19-20
• 第二节 HIV-1逆转录酶及其抑制剂20-23
• 1. HIV-1逆转录酶的结构和功能20-22
• 2. HIV-1逆转录酶抑制剂22
• 3. HIV-1 NNRTIs的结合位点和作用机制22-23
• 第三节 设计抗耐药性的NNRTIs策略23-26
• 1. 作用于高度保守的氨基酸残基24
• 2. 改善NNRTIs的柔性和作用位点适应性24-25
• 3. 增加NNRTIs与RT氨基酸主链之间的氢键25-26
• 第四节 DABO类NNRTIs的研究进展26-34
• 1. DABOs的发现26-27
• 2. DABOs的研究进展27-34
• 第五节 吲哚芳基砜(IAS)NNRTIs的研究进展34-42
• 1. N-1和C-5位取代基的结构修饰34-36
• 2. C-2位结构修饰36-40
• 3. C-3位结构修饰40-42
• 第二章 S-DABOs类HIV-1 NNRTIS的设计、合成与活性评价42-61
• 第一节 目标化合物的设计42-44
• 1. 构效关系分析42-43
• 2. 目标化合物的设计43-44
• 第二节 目标化合物的合成44-53
• 1. 仪器与试剂44
• 2. 目标化合物的合成44-53
• 3. 合成实验讨论53
• 第三节 S-DABOs衍生物图谱特征峰归属及讨论53-54
• 第四节 S-DABOs类衍生物的活性评价54-60
• 1. 活性评价方法54-56
• 2. 细胞活性结果与分析56-60
• 第五节 本章小结60-61
• 第三章 吲哚磺酰胺类HIV-1 NNRTIs的设计、合成与活性研究61-77
• 第一节 目标化合物的设计61-64
• 1. 吲哚芳基砜类HIV-1NNRTIs的构效关系61-62
• 2. 目标化合物的设计62-64
• 第二节 目标化合物的合成64-74
• 1. 仪器与试剂64
• 2. 目标化合物的合成64-74
• 3. 合成实验讨论74
• 第三节 吲哚磺酰胺类衍生物图谱特征峰归属及讨论74-75
• 第四节 吲哚磺酰胺类衍生物的活性评价75-76
• 第五节 本章小结76-77
• 第四章 总结与展望77-80
• 第一节 总结77-78
• 1. 目标化合物的设计77
• 2. 合成部分77
• 3. 活性结果及分析77-78
• 4. 论文不足之处78
• 第二节 展望78-80
• 参考文献80-91
• 附录91-148
• 附录1：目标化合物的编号和结构91-94
• 附录2：目标化合物的原始细胞活性数据94-98
• 附录3：化合物的MS、~1H-NMR和~(13)C-NMR图谱98-148
• 致谢148-149
• 攻读硕士研究生期间科研成果149-150
• 附件150

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本文编号：937421