新型5-氰基-6-苯基嘧啶類LSD1抑制劑的設(shè)計(jì)、合成及抗腫瘤活性研究.pdf

1、組蛋白賴氨酸特異性去甲基化酶1（LSD1）是2004年首次發(fā)現(xiàn)的組蛋白修飾酶，在輔酶黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）存在下可特異性的去除H3K4和H3K9的單、雙甲基化。LSD1同時(shí)還可以去除抑癌基因 p53、轉(zhuǎn)錄因子 E2F1、DNA甲基轉(zhuǎn)移化酶1等非組蛋白底物的甲基化進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞生物學(xué)功能。研究發(fā)現(xiàn)，在多種腫瘤細(xì)胞（前列腺癌、肺癌、乳腺癌、胃癌等）中LSD1的表達(dá)量或活性均高于其相對應(yīng)的正常細(xì)胞。通過抑制 LSD1的表達(dá)量或活性可有效的

2、抑制腫瘤細(xì)胞的生長。因此，開發(fā)一種高效、高特異性的 LSD1抑制劑不僅在深入研究LSD1的生物學(xué)功能上同時(shí)在抗腫瘤治療上均有非常重要的意義。
　　分子雜交技術(shù)（Molecular Hybridization）是指將具有相同或不同生物活性的化合物或起生物學(xué)功能的活性片段拼接起來，從而構(gòu)建成一個(gè)新的雜交分子。新獲得的雜交分子不但具有各自活性片段的特性，同時(shí)可以通過協(xié)同作用提高生物活性，降低毒副作用。迄今為止，已經(jīng)有大量研究表明含氮雜環(huán)

3、類化合物具有廣泛的生物活性，尤其在抗腫瘤增殖方面。其中，已有報(bào)道含有嘧啶結(jié)構(gòu)單元的化合物可以有效的抑制 LSD1同源蛋白單胺氧化酶（MAO）的活性。而同時(shí)也有研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)用MAO的抑制劑，如苯環(huán)丙胺，作用于LSD1后也可以在一定程度上抑制 LSD1的活性。到目前為止，將分子雜交技術(shù)已成功運(yùn)用到基于去乙酰化酶為靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)中，因此，本課題以具有 MAO抑制活性的嘧啶作為骨架，運(yùn)用分子雜交技術(shù)，將具有 LSD1抑制功能的活性單元拼接在一起，

4、設(shè)計(jì)并合成了四個(gè)系列的嘧啶類小分子衍生物并評價(jià)了它們的 LSD1抑制活性和抗腫瘤活性。
　　首先，運(yùn)用分子雜交技術(shù)我們設(shè)計(jì)、合成了一類結(jié)構(gòu)新穎的含氨基硫脲、端炔結(jié)構(gòu)單元的5-氰基-6-苯基嘧啶類 LSD1抑制劑。其中，活性最好的化合物6b通過與LSD1發(fā)生可逆性相互作用選擇性的抑制LSD1的活性，而對MAO無抑制功能。同時(shí)，口服給藥可以高效地抑制高表達(dá)LSD1的胃癌細(xì)胞MGC-803的生長、侵襲和轉(zhuǎn)移。我們的發(fā)現(xiàn)提示了這類含氨基硫

5、脲、端炔結(jié)構(gòu)單元的5-氰基-6-苯基嘧啶類衍生物可能特異性的作用于高表達(dá) LSD1的腫瘤細(xì)胞。然后，在運(yùn)用分子雜交技術(shù)成功地構(gòu)建出嘧啶類 LSD1抑制劑的鼓舞下，結(jié)合本課題組前期基礎(chǔ)，我們進(jìn)一步將具有LSD1抑制功能的1,2,3-三氮唑結(jié)構(gòu)單元拼接到5-氰基-6-苯基嘧啶骨架上，成功構(gòu)建了含1,2,3-三氮唑的嘧啶類系列二衍生物?；钚栽u價(jià)結(jié)果顯示，部分化合物可以通過抑制 LSD1的活性有效的抑制腫瘤細(xì)胞的增殖，進(jìn)一步說明了分子雜交技術(shù)在

6、以嘧啶為骨架 LSD1抑制劑構(gòu)筑中的重要性。接下來，為了評價(jià)在以嘧啶為骨架的 LSD1抑制劑中活性單元位置的重要性，我們將具有LSD1抑制功能的類脲結(jié)構(gòu)單元由嘧啶骨架的4位轉(zhuǎn)移到2位，設(shè)計(jì)并合成了系列三衍生物。活性評價(jià)結(jié)果顯示，系列三化合物表現(xiàn)了較弱的 LSD1抑制活性，但較強(qiáng)的腫瘤細(xì)胞增殖抑制活性。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明了具備 LSD1抑制功能的活性單元只有有效地組合，才能發(fā)揮協(xié)同作用抑制LSD1的活性。隨后，受LSD1只有在輔酶FAD存在

7、下才能發(fā)揮去甲基化功能的啟發(fā)，基于FAD結(jié)構(gòu)的相似性，通過延長5-氰基-6-苯基嘧啶骨架2位的碳鏈，我們設(shè)計(jì)并合成了系列四化合物?；钚栽u價(jià)結(jié)果顯示，系列四化合物可以在一定程度上抑制 LSD1的活性，部分化合物可以有效的抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明了基于FAD結(jié)構(gòu)相似性構(gòu)建LSD1抑制劑的方法有效、可行，為新型LSD1抑制劑的設(shè)計(jì)提供了全新的研究思路。
　　總之，本論文運(yùn)用分子雜交技術(shù)設(shè)計(jì)、合成了四個(gè)系列共136個(gè)結(jié)構(gòu)全新的

8、5-氰基-6-苯基嘧啶類衍生物，均表現(xiàn)了較好的腫瘤細(xì)胞增殖抑制活性。其中系列一、系列二、系列四嘧啶類衍生物顯示了較強(qiáng)的 LSD1抑制活性，豐富了LSD1抑制劑的結(jié)構(gòu)類型；首次發(fā)現(xiàn)通過提高小分子與 FAD結(jié)構(gòu)的相似性可以提高小分子對LSD1的抑制活性，為LSD1抑制劑的構(gòu)建提供了新的研究思路；首次報(bào)道了一類經(jīng)口服給藥途徑，可以有效抑制腫瘤細(xì)胞生成、侵襲和轉(zhuǎn)移的小分子LSD1抑制劑。這些發(fā)現(xiàn)為以LSD1為靶點(diǎn)抗腫瘤藥物的開發(fā)及揭示腫瘤惡性增