喹唑啉-嘧啶酮类抗肿瘤先导物的设计、合成和活性研究

胸苷酸合成酶TS是细胞内DNA合成和修复的关键酶，抑制TS，可使DNA合成受阻，从而抑制肿瘤生长和存活。本项目利用计算机辅助方法，以晶体中底物dUMP和辅酶THF的结构为基础，将其中关键的尿嘧啶和蝶啶部分结合在一起，设计双底物类似物- - 喹唑啉-嘧啶酮AQP衍生物的虚拟化合物库。通过分子模拟预测这些化合物与TS的作用方式和亲和力，分析其ADME/Tox和类药性，挑选出适当化合物进行合成。测定所合成AQP衍生物对TS的抑制活性，建立构效关系，以期发现具有良好药物特性的新型候选药物或者先导化合物。本项目是原创性研究课题，将底物和辅酶结合起来作为整体来研究，充分利用其空间结构进行双底物类似物抑制剂设计是全新的思路和方法，也是本项目主要特色与创新。本课题实施后极有希望获得结构新颖的TS抑制剂，为研究开发具有自主知识产权的全新结构抗肿瘤药物奠定基础，并可以建立起筛选AQP衍生物抗肿瘤药物活性的平台。

胸苷酸合成酶在细胞内DNA合成和修复的过程中起关键作用，抑制其活性可使DNA合成受阻，从而抑制肿瘤生长和存活。本项目以晶体中酶-底物-辅酶三元复合物的结构为基础，将酶催化反应中的关键尿嘧啶和蝶啶部分结合在一起，设计出喹唑啉-嘧啶酮衍生物的虚拟化合物库，预测了其类药性。通过分子对接筛选出了具有较高胸苷酸合成酶亲和力的化合物并进行合成研究。以苯/甲苯为起始原料，通过酰基化反应、硝化反应、还原反应、氧化反应、成环反应、开环反应以及交叉酯缩合反应等步骤合成了其中的四个化合物系列。以尿嘧啶为反应物，通过羟醛缩合反应、氯代反应、硫代反应等制备了中间体5-巯甲基嘧啶酮；以间甲苯胺/3,4-二甲基苯胺、水合氯醛、盐酸羟胺等为原料合成靛红衍生物，碱性氧化开环，合环生成取代喹唑啉酮，然后溴化生成溴甲基取代的喹唑啉酮衍生物。再与5-巯甲基嘧啶酮反应，得到一个系列的6种化合物。.项目完成过程中还利用比较分子场分析法(CoMFA)和比较分子相似性指数分析法(CoMSIA)对文献报道的吡咯并[2,3-d]嘧啶、吡咯并[3,2-d]嘧啶及噻吩并[2,3-d]嘧啶等五元杂环并嘧啶类胸苷酸合成酶抑制剂进行了三维定量构效关系研究。结果表明，影响此类化合物生物活性的主要分子结构因素是苯环上取代基的吸电子能力和空间体积大小。.通过人胸苷酸合成酶（hTS）基因体外扩增，含hTS基因重组质粒的构建及其在大肠杆菌中的高效表达，获得了足够量的野生型人胸苷酸合成酶蛋白。将合成的化合物及其中间体进行胸苷酸合成酶抑制活性测定，其IC50值在7.8×10-4M到5.7×10-7M之间，其中系列III和系列V化合物的活性普遍较高。