基于靶點結構的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的多價態(tài)非等同雙靶點抑制劑的研究;第三章分為基于分子片段設計的人類非洲錐蟲病甲硫氨酰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)簡稱AIDS，是由人

2、類免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus，HW)引起的嚴重傳染性疾病，目前已經成為危害人類生命健康的重大傳染性疾病。HW是一種逆轉錄病毒，逆轉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。逆轉錄酶抑制劑分為兩類:核苷類逆轉錄酶抑制劑和非核苷類逆轉錄酶抑制劑。非核苷類逆轉錄酶抑制劑(NNRTIs)因具有高效、低毒、高選擇性等特點而倍受關注。但是由于耐藥毒株的蔓延使該類藥物迅速喪失臨床效價。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，由于其結構的特點，DABO類非核苷類抑制劑能夠提高分子構象的柔性及在靶點中的位置可適應性，有效的抑制靶點的突變，進而抑制耐藥性的產生。
　　 結合計算機對接模型對抑制劑分子周

4、圍疏水、靜電場，力場分析結果，本論文設計了新的2-(N-乙酰苯胺)取代S-DABO衍生物，通過變化母環(huán)5位、6位取代基來考察化合物的構型關系。為了從理論上驗證設計思想的合理性，進行了對接分析，分析結果表明目標分子的結構修飾具有理論上的合理性。最后根據(jù)虛擬篩選的結果，從高到低打分，確定欲合成的目標化合物。
　　 通過對所合成的三個系列的DABOs化合物進行體外抗野生型HIV-1(ⅢB)、HIV-2(ROD)及HIV-1突變毒株的細

5、胞活性篩選以及對部分活性化合物進行HIV-1RT活性測試，結果顯示大多數(shù)衍生物對HIV-1(ⅢB)具有較高的活性且具有較小的細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)于陽性對照藥物NVP,DDC，DDI。在對HIV-1突變毒株的測試中，測試的化合物都保持了對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)于陽性對照藥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)于陽性對照藥PNU-90152T。HIV-1RT酶活性測試結果也進一步顯示此系列的化合物作用靶點是HIV-1RT，此系列化合物屬于非核苷類逆轉錄酶抑制劑。
　　 本研究通過合理的基于靶點的藥物設計，發(fā)現(xiàn)了系列高活性的抗病毒譜廣的S-DABOs類NNRTIs，具有進一步研

7、究與開發(fā)價值。對抗HIV病毒藥物的開發(fā)研究有著重大的意義。
　　 此外我們對所合成的S-DABO化合物進行了抗流感病毒體外細胞活性篩選，結果有驚喜發(fā)現(xiàn)。4個化合物4d2，4e2，4e3，4e4具有抗流感病毒活性。活性最好的化合物為4e4，同時具有抗流感病毒A(H1N1，H3N2)和抗流感病毒B的活性，抗流感病毒譜寬，而陽性對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對流感病毒A

8、(H1N1)的活性優(yōu)于陽性對照藥利巴韋林，金剛烷胺以及金剛乙胺，且4e4在對流感病毒B選擇性上優(yōu)于陽性對照藥利巴韋林。目前化合物的作用靶點不明，但已排除化合物作用靶點為離子通道及神經氨酸酶的可能，其作用機制不同于已上市的離子通道類和神經氨酸酶藥物。因此研究此類抑制劑對發(fā)現(xiàn)新的抗流感病毒藥物作用靶點和尋找新的抗流感病毒藥物作用機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的多價態(tài)非

9、等同雙靶點抑制劑的研究:
　　 在雙靶點研究部分，本課題提出了基于雙靶點蛋白晶體結構的模塊設計來指導抑制劑設計的思想。先通過單獨對某一個模塊進行優(yōu)化，再將其用于指導整體的雙靶點抑制劑的設計，以得到低分子量、活性高的抑制劑，從而增大藥物開發(fā)的成功率。以HIV-1病毒入侵過程中所依賴的細胞表面的靶點蛋白gp120為靶點，以人體血液中高含量的SAP為模板靶標來發(fā)揮其載體輔助作用，建立藥物與雙靶蛋白靶標相互作用的模塊，經計算機虛擬篩選、

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HIV抑制劑。目前已有結果證明SAP蛋白的存在對化合物的抑制活性具有協(xié)同作用，可部分證明我們設計思想的合理及可行性。
　　 第三章基于分子片段設計的人類非洲錐蟲病甲硫氨酰tRNA成酶抑制劑的研究:
　　 人類非洲錐蟲病嚴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，人類非洲錐蟲病并沒有得到

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病的首要任務。基于分子片段的藥物設計已經逐漸發(fā)展成為一種重要的藥物設計新方法。在本研究中，我們以布氏錐蟲甲硫氨酰-tRNA合成酶為靶點，應用分子片段篩選方法——thermalshift（熱熔法）對3000多個小分子片段（分子量＜300）及化合物（分子量＞300）進行與蛋白相互作用的篩選，篩選出一個活性片段2-氨基-8-羥基喹啉。將2-氨基-8-羥基喹啉作為熱點化合物進

12、行進一步的結構修飾及合成。合成了一系列新的具有2-氨基-8-羥基喹啉結構的雙芳基二氨基類化合物。新的化合物進行了thermalshift，細胞及酶水平的抗錐蟲病的活性研究。所有衍生物都對布魯斯錐蟲具有較高的活性，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行了抗甲硫氨酰-tRNA合成酶的活性測試，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。結合化合物在thermalshift測試中△Tm有大的變化（△Tms，9.5，8.6(℃)），也可以證明化合物作用的靶點為甲硫氨酰-tRNA合成酶。同時我們也進行了計算機分子模擬的研究?？傊覀儜没诜肿悠蔚乃幬镌O計方法，應用thermalshift，發(fā)現(xiàn)了一類新的作用于甲硫氨酰-tRNA合成酶的結構骨架，具有進一步研究與開發(fā)價值。本研究也為發(fā)現(xiàn)新的安全有效的治療人類非洲錐蟲病的藥物開辟了新的道