基于靶點(diǎn)結(jié)構(gòu)的HIV-1抑制劑和基于分子片段的甲硫氨酰tRNA合成酶抑制劑的研究.pdf

1、本論文分三大章節(jié):第一章為基于HIV-1RT的S-DABOs類抑制劑的研究;第二章為靶向于HIV-1gp120-SAP的多價(jià)態(tài)非等同雙靶點(diǎn)抑制劑的研究;第三章分為基于分子片段設(shè)計(jì)的人類非洲錐蟲(chóng)病甲硫氨酰tRNA合成酶抑制劑的研究。
　　 第一章基于HIV-1RT的S-DABOs類抑制劑的研究:
　　 獲得性免疫缺陷綜合癥俗稱艾滋病(Acquried Immunodeficiency Syndrome)簡(jiǎn)稱AIDS，是由人

2、類免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus，HW)引起的嚴(yán)重傳染性疾病，目前已經(jīng)成為危害人類生命健康的重大傳染性疾病。HW是一種逆轉(zhuǎn)錄病毒，逆轉(zhuǎn)錄酶在病毒生命周期中的重要作用使其成為抗病毒治療的重要靶點(diǎn)。逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑分為兩類:核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑和非核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑。非核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑(NNRTIs)因具有高效、低毒、高選擇性等特點(diǎn)而倍受關(guān)注。但是由于耐藥毒株的蔓延使該類藥物迅速喪失臨床效價(jià)。因此

3、新型、高效、低毒、廣譜抗耐藥的NNRTIs的研發(fā)是目前抗HIV藥物研究的重要方向之一。至今已報(bào)道50多類NNRTIs，二氫烷氧芐基嘧啶酮(Dihydro-alkylthio-benzyl-oxopyrimidines，DABOs)衍生物為其中較為典型的一類，由于其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，DABO類非核苷類抑制劑能夠提高分子構(gòu)象的柔性及在靶點(diǎn)中的位置可適應(yīng)性，有效的抑制靶點(diǎn)的突變，進(jìn)而抑制耐藥性的產(chǎn)生。
　　 結(jié)合計(jì)算機(jī)對(duì)接模型對(duì)抑制劑分子周

4、圍疏水、靜電場(chǎng)，力場(chǎng)分析結(jié)果，本論文設(shè)計(jì)了新的2-(N-乙酰苯胺)取代S-DABO衍生物，通過(guò)變化母環(huán)5位、6位取代基來(lái)考察化合物的構(gòu)型關(guān)系。為了從理論上驗(yàn)證設(shè)計(jì)思想的合理性，進(jìn)行了對(duì)接分析，分析結(jié)果表明目標(biāo)分子的結(jié)構(gòu)修飾具有理論上的合理性。最后根據(jù)虛擬篩選的結(jié)果，從高到低打分，確定欲合成的目標(biāo)化合物。
　　 通過(guò)對(duì)所合成的三個(gè)系列的DABOs化合物進(jìn)行體外抗野生型HIV-1(ⅢB)、HIV-2(ROD)及HIV-1突變毒株的細(xì)

5、胞活性篩選以及對(duì)部分活性化合物進(jìn)行HIV-1RT活性測(cè)試，結(jié)果顯示大多數(shù)衍生物對(duì)HIV-1(ⅢB)具有較高的活性且具有較小的細(xì)胞毒性和較理想的選擇性指數(shù)?；钚宰詈玫臑?b6，EC50為0.19±0.005μM，活性優(yōu)于陽(yáng)性對(duì)照藥物NVP,DDC，DDI。在對(duì)HIV-1突變毒株的測(cè)試中，測(cè)試的化合物都保持了對(duì)HIV-1突變毒株E138K或Y181C的抑制活性。其中化合物4d6是抗耐藥毒株活性最好的化合物，抗HIV-1E138K活性為1.0

6、5±0.24μM，耐突變指數(shù)為2.0，抗耐藥性優(yōu)于陽(yáng)性對(duì)照藥TMC125。4d6抗HIV-1Y181C活性為2.38±0.13μM，耐突變指數(shù)為4.5，抗耐藥性優(yōu)于陽(yáng)性對(duì)照藥PNU-90152T。HIV-1RT酶活性測(cè)試結(jié)果也進(jìn)一步顯示此系列的化合物作用靶點(diǎn)是HIV-1RT，此系列化合物屬于非核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑。
　　 本研究通過(guò)合理的基于靶點(diǎn)的藥物設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)了系列高活性的抗病毒譜廣的S-DABOs類NNRTIs，具有進(jìn)一步研

7、究與開(kāi)發(fā)價(jià)值。對(duì)抗HIV病毒藥物的開(kāi)發(fā)研究有著重大的意義。
　　 此外我們對(duì)所合成的S-DABO化合物進(jìn)行了抗流感病毒體外細(xì)胞活性篩選，結(jié)果有驚喜發(fā)現(xiàn)。4個(gè)化合物4d2，4e2，4e3，4e4具有抗流感病毒活性?；钚宰詈玫幕衔餅?e4，同時(shí)具有抗流感病毒A(H1N1，H3N2)和抗流感病毒B的活性，抗流感病毒譜寬，而陽(yáng)性對(duì)照藥奧司他韋羧化物、金剛烷胺以及金剛乙胺只具有抗流感病毒A(H1N1，H3N2)的活性。4e4對(duì)流感病毒A

8、(H1N1)的活性優(yōu)于陽(yáng)性對(duì)照藥利巴韋林，金剛烷胺以及金剛乙胺，且4e4在對(duì)流感病毒B選擇性上優(yōu)于陽(yáng)性對(duì)照藥利巴韋林。目前化合物的作用靶點(diǎn)不明，但已排除化合物作用靶點(diǎn)為離子通道及神經(jīng)氨酸酶的可能，其作用機(jī)制不同于已上市的離子通道類和神經(jīng)氨酸酶藥物。因此研究此類抑制劑對(duì)發(fā)現(xiàn)新的抗流感病毒藥物作用靶點(diǎn)和尋找新的抗流感病毒藥物作用機(jī)制及新的抗流感病毒“hit”藥物具有重要意義。
　　 第二章靶向于HIV-1gp120-SAP的多價(jià)態(tài)非

9、等同雙靶點(diǎn)抑制劑的研究:
　　 在雙靶點(diǎn)研究部分，本課題提出了基于雙靶點(diǎn)蛋白晶體結(jié)構(gòu)的模塊設(shè)計(jì)來(lái)指導(dǎo)抑制劑設(shè)計(jì)的思想。先通過(guò)單獨(dú)對(duì)某一個(gè)模塊進(jìn)行優(yōu)化，再將其用于指導(dǎo)整體的雙靶點(diǎn)抑制劑的設(shè)計(jì)，以得到低分子量、活性高的抑制劑，從而增大藥物開(kāi)發(fā)的成功率。以HIV-1病毒入侵過(guò)程中所依賴的細(xì)胞表面的靶點(diǎn)蛋白gp120為靶點(diǎn)，以人體血液中高含量的SAP為模板靶標(biāo)來(lái)發(fā)揮其載體輔助作用，建立藥物與雙靶蛋白靶標(biāo)相互作用的模塊，經(jīng)計(jì)算機(jī)虛擬篩選、

10、定向合成以及抗HIV活性的篩選，期望獲得具有高活性的靶向于gp120-SAP的非等同雙靶點(diǎn)HIV抑制劑。目前已有結(jié)果證明SAP蛋白的存在對(duì)化合物的抑制活性具有協(xié)同作用，可部分證明我們?cè)O(shè)計(jì)思想的合理及可行性。
　　 第三章基于分子片段設(shè)計(jì)的人類非洲錐蟲(chóng)病甲硫氨酰tRNA成酶抑制劑的研究:
　　 人類非洲錐蟲(chóng)病嚴(yán)重威脅著人類的公共健康，在非洲撒哈拉南部肆虐。由于藥物毒性、耐藥性及現(xiàn)有藥物作用的有限性，人類非洲錐蟲(chóng)病并沒(méi)有得到

11、很好的控制。因此研究新的高效、低毒、抗耐藥性的藥物成為目前治療非洲錐蟲(chóng)病的首要任務(wù)?；诜肿悠蔚乃幬镌O(shè)計(jì)已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一種重要的藥物設(shè)計(jì)新方法。在本研究中，我們以布氏錐蟲(chóng)甲硫氨酰-tRNA合成酶為靶點(diǎn)，應(yīng)用分子片段篩選方法——thermalshift（熱熔法）對(duì)3000多個(gè)小分子片段（分子量＜300）及化合物（分子量＞300）進(jìn)行與蛋白相互作用的篩選，篩選出一個(gè)活性片段2-氨基-8-羥基喹啉。將2-氨基-8-羥基喹啉作為熱點(diǎn)化合物進(jìn)

12、行進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)修飾及合成。合成了一系列新的具有2-氨基-8-羥基喹啉結(jié)構(gòu)的雙芳基二氨基類化合物。新的化合物進(jìn)行了thermalshift，細(xì)胞及酶水平的抗錐蟲(chóng)病的活性研究。所有衍生物都對(duì)布魯斯錐蟲(chóng)具有較高的活性，活性范圍在7000-900nM。其中活性最好的為4b，EC50為900nM。選取了thermalshift活性最佳的化合物進(jìn)行了抗甲硫氨酰-tRNA合成酶的活性測(cè)試，顯示出了一定的甲硫氨酰-tRNA合成酶抑制活性，證明此系列的化

13、合物作用于甲硫氨酰-tRNA合成酶。結(jié)合化合物在thermalshift測(cè)試中△Tm有大的變化（△Tms，9.5，8.6(℃)），也可以證明化合物作用的靶點(diǎn)為甲硫氨酰-tRNA合成酶。同時(shí)我們也進(jìn)行了計(jì)算機(jī)分子模擬的研究。總之，我們應(yīng)用基于分子片段的藥物設(shè)計(jì)方法，應(yīng)用thermalshift，發(fā)現(xiàn)了一類新的作用于甲硫氨酰-tRNA合成酶的結(jié)構(gòu)骨架，具有進(jìn)一步研究與開(kāi)發(fā)價(jià)值。本研究也為發(fā)現(xiàn)新的安全有效的治療人類非洲錐蟲(chóng)病的藥物開(kāi)辟了新的道