基于親電修飾策略設(shè)計蓽茇酰胺和姜黃素導向的谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶抑制劑和抗癌試劑.pdf

1、癌細胞與正常細胞相比，呈現(xiàn)出許多不同的生化特征，例如過度表達的谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶（glutathione S-transferases，GSTs）和升高的活性氧（reactive oxygen species，ROS）水平。一方面，癌細胞可利用高表達的GSTs實現(xiàn)其耐藥性，因此，發(fā)展GSTs抑制劑作為敏化劑是一種克服癌細胞多藥耐藥性的有效策略。另一方面，癌細胞利用提高水平的ROS來維持其惡性表型，同時也更加依賴于一種還原適應的機制控制

2、 ROS水平的進一步提高，避免達到“ROS死亡閾值”。也正因為如此，癌細胞更加容易受損于進一步ROS的生成。癌細胞既依賴又受損于ROS生成的矛盾角色被稱之為“成也蕭何，敗也蕭何”（live by the sword, die by the sword）（Cancer cells,2006,10,175）。癌細胞的這一特征衍生出一種與傳統(tǒng)的抗氧化治療完全相反的促氧化抗癌策略：通過促進胞內(nèi)ROS的生成，實現(xiàn)選擇性殺死癌細胞。
　　親電

3、性和親核性的概念是有機化學的基礎(chǔ)理論之一。一個親核體的親核中心進攻另一個親電體的親電中心構(gòu)筑了一個新共價鍵。然而，在自然界中，親電體和親核體卻被相互隔離（Nat. Prod. Rep.2012,29,659）。具有生物活性的親電天然產(chǎn)物能與生物體內(nèi)含有親核中心的生物大分子如蛋白或核酸發(fā)生共價結(jié)合反應，從而實現(xiàn)大自然對生命過程的調(diào)控。
　　天然產(chǎn)物蓽茇酰胺（piperlongumine）和姜黃素（curcumin）因其結(jié)構(gòu)中含有兩個

4、Michael受體單元，是一類重要的親電分子和促氧化的抗癌試劑。自噬作為Ⅱ型程序性細胞死亡方式，已經(jīng)成為繼凋亡之后當前生命科學最熱的研究領(lǐng)域之一。然而，目前基于天然產(chǎn)物骨架設(shè)計GSTs抑制劑、促氧化抗癌試劑和自噬性死亡激活劑的工作尚不多見。
　　綜上所述，我們提出：基于親電修飾策略設(shè)計蓽茇酰胺和姜黃素導向的GSTs抑制劑、促氧化抗癌試劑和自噬性死亡激活劑是否具有可行性？因此，本論文基于親電修飾的策略對蓽茇酰胺和姜黃素進行結(jié)構(gòu)改造，

5、設(shè)計、合成了一系列的親電體，評價了它們的抑制GST（第二、四章）和促氧化抗癌活性（第三、五和六章）。主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）基于親電修飾的策略，我們設(shè)計、合成了十三個蓽茇酰胺類似物，評價了它們的GST抑制活性。結(jié)果表明：蓽茇酰胺及其類似物的親電性在GST抑制中扮演了重要角色。在這些類似物中，苯環(huán)和內(nèi)酰胺環(huán)上分別存在著對位-CF3和α-Cl原子的PL-13，作為一個新穎的GSTs抑制劑，能夠憑借其Michael受體單元抑制肺癌

6、A549細胞內(nèi)的GSTs，從而克服細胞對順鉑的耐藥性（Scheme1）。該工作以蓽茇酰胺為例詮釋了基于親電修飾策略設(shè)計天然產(chǎn)物導向的GSTs抑制劑的可行性。
　　（2）我們利用第二章節(jié)所設(shè)計的分子并以人骨肉瘤U2OS作為細胞模型，證實了發(fā)展蓽茇酰胺導向的促氧化自噬激活劑的可行性。發(fā)現(xiàn)與母體分子蓽茇酰胺相比，親電性最強的類似物PL-13呈現(xiàn)出顯著增加的細胞毒性。機制研究表明：此分子憑借其Michael受體單元導致H2O2的產(chǎn)生，從而

7、激活MAPKs信號通路，誘導細胞自噬性死亡（Scheme2）。本工作中，我們不僅澄清了PL-13誘導的ROS的產(chǎn)生是誘導癌細胞死亡的上游信號，而且分別通過ROS清除試劑VE和H2O2專一清除劑CAT部分和完全抑制上述信號，證實該ROS為H2O2。
　?。?）基于親電修飾的策略，我們在姜黃素苯環(huán)上引入吸電子的-CF3或給電子的-OCH3和-OH，同時也引入不同的五碳連接體（丙酮、環(huán)戊酮和環(huán)己酮）來屏蔽掉導致母體分子不穩(wěn)定性的β-二酮

8、結(jié)構(gòu)，設(shè)計、合成了三個系列的單羰基姜黃素類似物，評價了它們的GST抑制活性。在這些類似物中，NC-3作為一個重要的先導化合物，其分子結(jié)構(gòu)中存在著兩個苯環(huán)間位-CF3和一個丙酮連接體，能夠憑借其 Michael受體單元抑制細胞內(nèi)的 GSTs，從而降低順鉑的外排和活化ASK1-JNK/p38信號通路，進而敏化順鉑耐藥的肺癌A549細胞（Scheme3）。
　?。?）由于氮雜環(huán)能夠以中性和質(zhì)子化的形式存在，因此，在姜黃素結(jié)構(gòu)中引入哌啶酮

9、可以增加它的溶解度以及透膜能力（Bioorg. Med. Chem.2010,18,6701）。因此，我們引入不同的五碳連接體（環(huán)己酮、哌啶酮和甲基哌啶酮）和基于親電修飾的策略引入吸電子-CF3或給電子的-OCH3，設(shè)計、合成了三個系列的單羰基姜黃素類似物。發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的類似物呈現(xiàn)出比母體分子姜黃素更高的誘導肺癌NCI-H460細胞死亡活性，尤其是苯環(huán)間位-CF3取代的單羰基哌啶酮姜黃素類似物 CNH-3呈現(xiàn)出最強的細胞毒性。機制研究表明

10、：該分子能夠憑借其Michael受體單元促進胞內(nèi)ROS（包含H2O2）的產(chǎn)生，并以ROS依賴的方式誘導線粒體介導的細胞凋亡和p38蛋白介導的自噬性死亡（Scheme4）。該工作證實了基于親電修飾策略設(shè)計姜黃素導向的細胞凋亡誘導劑和自噬性死亡激活劑的可行性。
　?。?）我們利用第四章節(jié)所設(shè)計的分子并以肺癌 NCI-H460作為細胞模型，證實了設(shè)計姜黃素導向的促氧化周期阻滯試劑的可行性。發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的類似物呈現(xiàn)出比母體分子姜黃素更高的活