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饱和含氮杂环为连接基的苯并咪唑类PARP-1抑制剂的合成及构效关系探讨

饱和含氮杂环为连接基的苯并咪唑类PARP-1抑制剂的合成及构效关系...

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作者：吴恺月南华大学

学位级别：硕士

聚ADP-核糖聚合酶(poly ADP-ribose polymerase,PARP)是真核细胞产生的一种多功能、多用途的核蛋白翻译后修饰酶。PARPs超家族由18个亚型组成,其中PARP-1是特征最丰富的亚型,发挥90%以上的多腺苷二磷酸核糖基化修饰(PARy-lation)功能。... 详细信息

聚ADP-核糖聚合酶(poly ADP-ribose polymerase,PARP)是真核细胞产生的一种多功能、多用途的核蛋白翻译后修饰酶。PARPs超家族由18个亚型组成,其中PARP-1是特征最丰富的亚型,发挥90%以上的多腺苷二磷酸核糖基化修饰(PARy-lation)功能。遗传学和生物化学研究表明,PARP-1和聚ADP-核糖基化在DNA修复、基因组稳定性、细胞死亡和抑制肿瘤发生中起极其重要地作用。当DNA因外源性损伤(电离辐射、烷化剂等)或内源性损伤等因素受损时,PARP-1被募集并与损伤部位结合形成活化的PARP-1,以NAD为底物,催化NAD裂解为二磷酸腺苷核糖(ADP-核糖)和烟酰胺,将ADP核糖转移到核受体蛋白上,形成聚(ADP-核糖)聚合物对损伤部位进行碱基切除修复。此外,PARP-1还参与双链DNA损伤修复的NHEJ过程(Non-homologous end joining,非同源末端连接),在DNA修复通路中具有广泛的作用。PARP-1抑制剂是第一个使用PARPi-BRCA(Breast cancer susceptibility gene,乳腺癌易感基因)合成致死机制成功进入临床的例子。PARP-1抑制剂抑制PARP-1的酶活性并抑制碱基切除修复介导的DNA单链损伤修复。由于复制叉碰撞,积累的DNA单链损伤被转化为DNA双链损伤,而PARP-1抑制剂亦可抑制NHEJ对DNA双链损伤的修复进而抑制细胞存活。因此,在HRR(Homology-dependent recombination,同源重组修复)缺陷型癌症(包括BRCA1或BRCA2缺陷型癌症)中,PARP-1抑制剂通过合成致死机制导致细胞死亡从而发挥抗癌作用。本文回顾总结了苯并咪唑-4-甲酰胺类PARP-1抑制剂NI位点和AD位点的构效关系,并以此为基础设计了一系列以饱和含氮杂环为连接基团的苯并咪唑-4-甲酰胺类PARP-1抑制剂进行相应研究。本课题合成了20个未见发表的2-苯基-1H-苯并[d]咪唑-4-甲酰胺衍生物作为潜在的PARP-1抑制剂,并经H NMR、C NMR和HR MS等分析方法对目标化合物的结构进行了确证。本课题使用PARP-1试剂盒检测了目标化合物对PARP-1的酶抑制活性并用MTT比色法检测目标化合物对MCF-7与MDA-MB-436细胞增殖抑制活性。结果显示14b(IC=8.65 n M)表现出最强的PARP-1酶抑制活性,其IC值小于阳性对照药Veliparib(IC=15.54n M)但大于Olaparib(IC=2.77 n M);而14m表现出最强的MDA-MB-436细胞增殖抑制活性(IC=25.36±6.06μM),其IC值与阳性对照药Olaparib相当(IC=23.89±3.81μM)。连接基团R为哌嗪的化合物,其PARP-1酶抑制活性最强;R为高哌嗪的化合物,其MDA-MB-436细胞增殖抑制活性最强。R为3-甲基-呋喃基的化合物,其PARP-1酶抑制活性和MDA-MB-436细胞增殖抑制活性整体更稳健。此结论丰富了苯并咪唑类PARP-1抑制剂AD位点的构效关系,为获得更安全、更有效的PARP抑制剂奠定了理论基础。化合物14b与PARP-1的分子对接结果显示,14b的苯并咪唑-4-甲酰胺结构位于NI位点,4-甲酰胺的氧原子与Arg865、4-甲酰胺的氢原子与Tyr907分别形成两个关键氢键。14b的侧链伸入AD结合位点,酰胺键的氧原子与Met890、酰胺键的氢原子与Tyr907分别形成两个关键氢键。由此可说明化合物14b对PARP-1具有较好的亲和力,对MDA-MB-436细胞亦有较好的增殖抑制活性,具有成为抗肿瘤药物的潜力,有代进一步深入研究。

关键词： PARP-1抑制剂苯并咪唑-4-甲酰胺衍生物饱和含氮杂环连接基团构效关系

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