有機(jī)硼酸雙光子吸收劑及硼酸肽類蛋白酶體抑制劑的設(shè)計(jì)合成.pdf

1、惡性腫瘤細(xì)胞區(qū)別于正常細(xì)胞的關(guān)鍵是細(xì)胞膜N-糖鏈的改變，而N-糖鏈的改變又以巖藻糖的增多最為明顯和最具有特異性，但利用腫瘤細(xì)胞膜糖鏈特異性變化或巖藻糖含量增加作為靶點(diǎn)的抗腫瘤藥物的研究卻相對(duì)薄弱。近幾年有機(jī)硼酸化合物與cis-1，2-和cis-1，3-二醇反應(yīng)生成五元或六元環(huán)酯的性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于分子水平上對(duì)不同單糖化合物的識(shí)別和檢測(cè)以及細(xì)胞水平上與腫瘤細(xì)胞表面過量表達(dá)糖鏈的特異性結(jié)合。光動(dòng)力治療正在成為治療腫瘤的新式武器，已被廣泛應(yīng)用

2、于臨床，但精確定位較難，腫瘤殺傷深度較淺等不足限制了其在深度腫瘤上的應(yīng)用，而雙光子吸收由于具有長(zhǎng)波激發(fā)、穿透能力強(qiáng)、高度的空間選擇性等特點(diǎn)，使其在光動(dòng)力學(xué)治療方面展現(xiàn)出了誘人的應(yīng)用前景。 因此，本論文基于惡性腫瘤產(chǎn)生、轉(zhuǎn)移機(jī)制的研究成果，以腫瘤細(xì)胞表面糖鏈末端過量表達(dá)的巖藻糖為靶點(diǎn)，利用有機(jī)硼酸化合物能夠在分子和細(xì)胞水平上識(shí)別和結(jié)合糖分子的性質(zhì)，結(jié)合已有的研究基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、合成了新型的有機(jī)硼酸雙光子吸收劑。這些化合物以識(shí)別腫瘤細(xì)胞表

3、面過量表達(dá)的糖分子的有機(jī)硼酸為導(dǎo)航裝置，將同時(shí)具有腫瘤細(xì)胞抑制活性和雙光子吸收特性的某些藥物或基團(tuán)傳送到表面出現(xiàn)了特異糖鏈結(jié)構(gòu)的病變組織，以期起到直接殺傷腫瘤細(xì)胞和雙光子光動(dòng)力治療的雙重作用。 另外，本論文第三章在綜述近年來硼酸肽類蛋白酶體抑制劑的研究進(jìn)展和合成方法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)，參考相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，研究總結(jié)了硼酸肽類蛋白酶體抑制劑的構(gòu)效關(guān)系，并以此為依據(jù)設(shè)計(jì)并合成了兩個(gè)系列的硼酸肽類蛋白酶體抑制劑，以期發(fā)現(xiàn)高效

4、專一的蛋白酶體抑制劑，進(jìn)而對(duì)了解和推測(cè)蛋白酶體相應(yīng)生物靶點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和功能，發(fā)現(xiàn)潛在的新型預(yù)防和治療藥物有所幫助。 本論文的具體內(nèi)容包括： 1．以腫瘤細(xì)胞表面糖鏈末端高表達(dá)的巖藻糖為靶點(diǎn)，利用有機(jī)硼酸化合物特異性識(shí)別和結(jié)合糖分子的性質(zhì)，結(jié)合已知的具有抗腫瘤活性和雙光子吸收性能的D-∏-A-∏-D結(jié)構(gòu)類型的化合物設(shè)計(jì)、合成了一類有機(jī)硼酸雙光子吸收劑，共34個(gè)新化合物，均經(jīng)1H NMR，13C NMR以及HRMS驗(yàn)證。

5、2．用質(zhì)譜方法(ESI-MS)對(duì)化合物與糖在分子水平的結(jié)合活性進(jìn)行了驗(yàn)證，檢測(cè)了它們與D-葡萄糖、D-半乳糖、L-巖藻糖、D-果糖及D-木糖反應(yīng)后分子量的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在相同實(shí)驗(yàn)條件下它們對(duì)除葡萄糖以外的其它糖均有很好的結(jié)合。將目標(biāo)硼酸化合物及其無硼酸結(jié)構(gòu)的對(duì)照化合物與斑馬魚胚胎細(xì)胞相結(jié)合，結(jié)果發(fā)現(xiàn)目標(biāo)硼酸化合物在細(xì)胞表面形成規(guī)則的熒光圈，而無硼酸結(jié)構(gòu)的化合物未出現(xiàn)此種現(xiàn)象，初步判斷此類化合物能夠結(jié)合細(xì)胞表面高表達(dá)糖鏈，為進(jìn)一步深入研究

6、其結(jié)合方式奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 3．為進(jìn)一步探討化合物的雙光子光動(dòng)力治療效應(yīng)和作用機(jī)制等問題，對(duì)目標(biāo)化合物的光學(xué)活性進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，考察了結(jié)構(gòu)、溶劑等對(duì)化合物線性吸收光譜、單光子熒光光譜及雙光子熒光光譜的影響，測(cè)定了化合物的摩爾吸光系數(shù)，熒光量子產(chǎn)率及雙光子吸收截面，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：化合物的線性吸收峰、單光子熒光峰及雙光子熒光峰均隨著電子給體推電子能力的增強(qiáng)和溶劑極性的增大發(fā)生紅移；由于再吸收效應(yīng)的影響，化合物的雙光子熒光峰相對(duì)單光

7、子熒光峰，普遍紅移15nm左右；由于各個(gè)樣品在不同溶劑中的最佳單光子激發(fā)波長(zhǎng)的差異及熒光淬滅等導(dǎo)致了其單光子熒光強(qiáng)度的可比性變差，從而使熒光量子產(chǎn)率隨化合物結(jié)構(gòu)和溶劑極性發(fā)生變化但無明顯規(guī)律；化合物的雙光子吸收截面隨著電子給體推電子能力的增強(qiáng)而增大。 4．為研究硼酸肽類蛋白酶體抑制劑的構(gòu)效關(guān)系，選擇文獻(xiàn)報(bào)道的同一批91個(gè)硼酸肽類蛋白酶體抑制劑為研究對(duì)象，用Cerius24.11建立了MFA模型，其統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)為：交叉驗(yàn)證系數(shù)q2=

8、0.714，標(biāo)準(zhǔn)偏差Press=47.167，相關(guān)系數(shù)r2=0.754，表明建立的MFA模型具有較好的預(yù)測(cè)能力。再結(jié)合蛋白酶體與Bortezomib復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)得出了此類抑制劑具備的特點(diǎn)為：硼酸部分是維持此類抑制劑活性的關(guān)鍵，由于硼原子有一個(gè)空的p軌道，蛋白酶體活性部位Thr1羥基氧原子的一對(duì)電子對(duì)其進(jìn)行親核進(jìn)攻，并與之共價(jià)結(jié)合；而硼原子上的兩個(gè)羥基可與蛋白酶體的氨基酸殘基上的N原子形成氫鍵，穩(wěn)定與蛋白酶體的結(jié)合。P2位點(diǎn)對(duì)抑制劑與酶

9、的結(jié)合影響較小，但可能引入大的疏水基團(tuán)能夠起到有益的藥效作用。P1和P3位點(diǎn)的改變會(huì)對(duì)抑制劑與蛋白酶體的結(jié)合強(qiáng)弱及選擇性產(chǎn)生較大的影響。 5．在構(gòu)效關(guān)系研究的基礎(chǔ)上，以Bortezomib為先導(dǎo)化合物，結(jié)合文獻(xiàn)報(bào)道的化合物的結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計(jì)了化合物庫，用建立的MFA模型對(duì)化合物進(jìn)行了活性預(yù)測(cè)和柔性疊合打分，并選取了20個(gè)目標(biāo)化合物進(jìn)行了合成，共合成包括中間體在內(nèi)的新化合物51個(gè)，均經(jīng)1H NMR，13C NMR及MS驗(yàn)證，測(cè)試了1