基于NAAA-PEA途径的新型镇痛类先导化合物设计、合成及评价

N-acylethanolamine-hydrolyzing acid amidase (NAAA) is an attractive new drug target involved in biological deactivation of N-palmitoylethanolamide (PEA), which exerts analgesic effects through the activation of nuclear receptor peroxisome proliferator-activated receptor-alpha (PPAR-α). However, the NAAA inhibitors reported showed low-activity and poor- stability in vivo, which couldn't be applied to the whole animals. A comprehensive understanding of the NAAA-PEA pathway mechanism in vivo is not clearly. To develop selective and potent NAAA inhibitors, we designed and synthesized a series of derivatives of carbamoyl uracil, which showed high inhibition on NAAA activity. Structure-activity relationship (SAR) studies resulted in the structural modification of hydrogen bond acceptor, hydrophobic fragment and connection chain. The selective and potent NAAA inhibitors would be designed and synthesized by activity screening models of protein, cell and whole animals. Computer-aided molecular docking experiments would be used in this project. The carbamoyl uracil compounds may be promising analgesic agents, which could provide effective scientific tools for the mechanism research of NAAA-PEA pathway.

内源性大麻素水解酶NAAA是一种极具吸引力的新型药物开发靶标，通过抑制NAAA活性可以阻止内源性活性小分子PEA灭活，激活核受体PPAR-α等产生强效的抗神经痛作用。然而现有的NAAA抑制剂存在活性低、体内稳定性差等缺点，无法应用于整体动物，对全面了解NAAA-PEA途径在体内的作用机制亦缺乏帮助。课题组在前期研究中发现，一类氨基甲酰尿嘧啶类化合物对NAAA具有良好的抑制活性，且体内稳定性高。由此，本项目在初步构效总结基础上，拟对该类结构的氢键受体、疏水片段以及各基团链接方式进行改造，以蛋白、细胞、整体动物等模型对其活性进行立体评价，结合计算机辅助分子对接实验设计结构优化方案，合成筛选出高效、低毒、特异性强的新型抗神经痛类先导化合物，为深入研究NAAA-PEA途径在病理生理过程中的作用机制提供有效的科学工具，为开发具有自主知识产权的新药提供扎实的理论基础。

本项目通过计算机辅助分子对接实验对氨基甲酰尿嘧啶类化学结构的氢键受体、疏水片段以及各基团链接方式进行修饰，共合成57个氨基甲酰尿嘧啶类衍生物。通过构效分析总结出高效、高选择性NAAA抑制剂应包括三个基本结构片段：（A）、与催化空腔发生疏水作用或者电荷作用的大小适中的环形结构；（B）、与NAAA的酰基链结合口袋发生疏水作用的疏水片段应具备一定刚性；（C）、连接A、B两部分的连接片段需与配体识别的关键氨基酸残基Asn209形成氢键作用，并至少含有一个酰胺键。化合物3.26对NAAA的IC50值可降低至100 ± 2 nM，达到项目预期目标。.在蛋白、细胞及动物水平对其活性进行评价可知，化合物3.19、3.26、3.27、3.31等表现出良好的体内外抗炎镇痛作用。但是，多数氨基甲酰尿嘧啶类化合物对FAAH酶的抑制作用均强于NAAA酶，未达到提高选择性的预期结果。所获得的恶唑烷酮类化合物NAAA/FAAH的活性差距 > 20倍，且对FAAH酶的半数抑制浓度（IC50）大于100 μM，为高效选择性NAAA抑制剂。