選擇性Mcl-1抑制劑的設(shè)計(jì)、合成和生物活性研究.pdf

1、Bcl-2家族蛋白是細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵調(diào)控因子。該家族的抗凋亡Bcl-2-like蛋白成員(Bcl-2，Mcl-1，Bcl-xL等)與促凋亡蛋白(Bax，Bak和BH3-only蛋白)通過共有的BH3結(jié)構(gòu)域發(fā)生蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(PPI)，決定細(xì)胞凋亡與否。Bcl-2-like蛋白因此成為靶向抗癌藥的研發(fā)靶點(diǎn)。選擇性的Bcl-2蛋白抑制劑ABT-199于2016年被FDA批準(zhǔn)上市，成為最新的臨床抗癌藥物。Mcl-1蛋白是Bcl-2-li

2、ke蛋白之一，在多種腫瘤細(xì)胞中大量表達(dá)，有著與Bcl-2/Bcl-xL蛋白不同的抗凋亡特性，和Bcl-2并稱為腫瘤細(xì)胞的“左膀右臂”。研發(fā)Mcl-1選擇性抑制劑，將可能解決Bcl-2抑制劑的抗藥性，與Bcl-2抑制劑聯(lián)合使用，提高抗腫瘤活性。本研究致力于該項(xiàng)工作，為靶向抗癌藥的研發(fā)提供更多的候選藥物分子。
　　第一個(gè)選擇性Mcl-1抑制劑分子直到2012年才被報(bào)導(dǎo)，目前沒有同類分子進(jìn)入到臨床實(shí)驗(yàn)階段。設(shè)計(jì)、合成和評(píng)價(jià)新的Mcl-1

3、抑制劑是該領(lǐng)域的重要任務(wù)。結(jié)構(gòu)生物學(xué)和蛋白突變研究表明，促凋亡蛋白的BH3α-螺旋疏水一側(cè)的四個(gè)熱點(diǎn)氨基酸殘基(hotspots)分別插入到Bcl-2/Mcl-1蛋白BH3結(jié)合溝槽的p1-p4四個(gè)疏水口袋，α-螺旋親水一側(cè)的天冬氨酸殘基與抗凋亡蛋白上的精氨酸殘基形成鹽橋。這5個(gè)殘基是小分子Bcl-2/Mcl-1抑制劑的設(shè)計(jì)模板。模擬熱點(diǎn)氨基酸殘基的空間分布和理化性質(zhì)的小分子，通過占據(jù)P1-P4這4個(gè)結(jié)合位點(diǎn)，與促凋亡蛋白競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合，中和抗

4、凋亡Bcl-2-like蛋白的功能，釋放促凋亡蛋白，達(dá)到誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡?，F(xiàn)有的Mcl-1抑制劑分子主要通過占據(jù)P2口袋實(shí)現(xiàn)這一功能，還沒有小分子能夠占據(jù)Mcl-1蛋白的p1口袋。然而，本研究分析對(duì)比了Mcl-1蛋白與Bcl-2蛋白在p1口袋的空間結(jié)構(gòu)和氨基酸殘基分布，發(fā)現(xiàn)了明顯不同。這可能成為小分子實(shí)現(xiàn)選擇性拮抗Mcl-1蛋白的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
　　本研究通過基于片段的藥物設(shè)計(jì)方法，從已知Mcl-1抑制劑6-氯-3-（3-(4-氯-3

5、，5-二甲基苯氧基）丙基)-1H-吲哚-2-羧酸中拆分得到片段1H-吲哚-2-羧酸，根據(jù)該片段與Mcl-1蛋白的結(jié)合模式，在合適的取代位點(diǎn)，采用角度合適的苯磺?；鳛檫B接基團(tuán)，使取代基朝向蛋白的p1口袋，獲得新的分子骨架A1。
　　對(duì)A1進(jìn)行分子生長(zhǎng)，得到一系列新的具有一定選擇性的Mcl-1抑制劑:化合物A2-A11。其中化合物A11能夠以Ki=0.48μM的親和力選擇性結(jié)合Mcl-1蛋白(親和力比Bcl-2蛋白高7.5倍）。1H

6、-15N HSQC結(jié)果顯示，化合物A11能夠模擬Bim的I58、L62、D67，占據(jù)Mcl-1蛋白的p1、p2和R263位置。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，A11能夠以濃度依賴的方式誘導(dǎo)Mcl-1蛋白依賴的腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡。
　　A1-A11分子是全新結(jié)構(gòu)的選擇性Mcl-1抑制劑，也是第一系列占據(jù)了Mcl-1/Bcl-2蛋白的p1口袋的小分子。通過構(gòu)效關(guān)系研究，我們發(fā)現(xiàn)，柔性的、極性的、體積適中的基團(tuán)有利于占據(jù)Mcl-1的p1口袋。A1-A11針