以HDACs为靶点的抗肿瘤先导物的设计、合成及定量构效关系研究

Histone deacetylases (HDACs) are enzymes responsible for deacetylation of lysine residues in various proteinaceous substrates. HDACs catalyze deacetylation of lysine residues near the histone termini to inhibite genetic transcription. Aberrant deacetylation of other non-histone proteins can influence protein stability and localization, protein-DNA interation and protein- protein interation, many of which can promote tumorigenesis and development.The expression and acvivity of HDACs are upregulated in many tumor types, which indicate HDACs are associated with tumor development. During the project, the HDACs inhibitors （HDACi）are designed and synthesized by utilizing CADD methods based on the HDACs receptors structures and pharmacophore. The target compounds are obtained with heterogeneous linker frameworks ，multi-connecting sites in ZBG area and various structure in surface recognition domain. The small molecule libraries will be established with various chemical structures and novelty to HDACs targets. The biological activity and action mechanism will be researched to find lead compounds with antitumor activity and establish QSAR model with excellent predictive ability. The research results will provide theoretical bases for design and structure modification of HDACi.

组蛋白去乙酰化酶（HDACs）是一类催化各种底物赖氨酸残基末端的乙酰基水解的蛋白酶家族。HDACs通过使组蛋白末端的赖氨酸残基去乙酰化来抑制基因转录，并通过去乙酰化多种非组蛋白而影响蛋白质的稳定性和定位、蛋白质-DNA相互作用及蛋白质-蛋白质相互作用，从而促进肿瘤的发生和发展；多种HDACs家族成员的表达和活性在多种肿瘤病例中都有上调，表明HDACs与肿瘤的发生发展密切相关。本研究基于HDACs受体结构和药效团模型，借助计算机辅助药物设计方法设计合成一类HDACs抑制剂，所获得的目标产物具有linker骨架多样、ZBG结合区域多结合位点、酶表面识别区域结构多样性的特点；构建一个以HDACs为靶点，涵盖尽可能多的化学多样性和创新性的小分子化合物库进行生物学筛选和作用机理的研究，发现具有抗肿瘤活性的先导化合物，建立预测性能良好的构效关系模型，为HDACs抑制剂设计和结构优化提供理论依据。

组蛋白去乙酰化酶（HDACs）是一类催化各种底物赖氨酸残基末端的乙酰基水解的蛋白酶家族。HDACs通过使组蛋白末端的赖氨酸残基去乙酰化来抑制基因转录，并通过去乙酰化多种非组蛋白而影响蛋白质的稳定性和定位、蛋白质-DNA相互作用及蛋白质-蛋白质相互作用，从而促进肿瘤的发生和发展；本研究根据HDACs受体结构和药效团模型，基于嘌呤类衍生物的优良抗肿瘤活性和异羟肟酸类官能团的抗HDACs 活性，设计合成了一类新颖的嘌呤异羟肟酸类衍生物。抑酶活性结果显示，有36个目的物具有明显抑制HDACs活性；MTT试验表明， 7个化合物具有明显的体外抗肿瘤细胞活性，其中大多数对三种肿瘤株显示出中等及以上的抗肿瘤活性；进一步通过K562荷瘤裸鼠模型研究体内抗肿瘤活性结果表明，化合物7m′能显著抑制裸鼠K562肿瘤的生长，具有很好的抗肿瘤活性。为探讨本类化合物抗肿瘤作用机理，通过Western Blotting检测化合物对肿瘤细胞乙酰化组蛋白的影响，结果表明7m′与SAHA类似，明显上调HCT116和K562细胞乙酰化组蛋白Ace-hisH3的表达量，并且呈现剂量依赖性关系；与SAHA相比，7m′对HCT116细胞Ace-hisH3的表达水平更高。进一步通过流式细胞术检测目的物对肿瘤细胞凋亡和细胞周期的影响，7f′,7m′主要阻滞K562细胞于G1期，诱导K562细胞凋亡。定量构效关系研究表明，嘌呤2位以较小的疏水性基团取代有助于增加活性，嘌呤6位宜于取代空间位阻较大的基团，嘌呤与异羟肟酸基团间的连接子以直链为最好，且以长碳链的活性要强于短碳链。