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Ferroptosis:An emerging therapeutic opportunity for cancer

Genes & Diseases 2022年第2期9卷 334-346页

作者： Liyuan Wang Xiaoguang Chen Chunhong Yan Georgia Cancer Center Augusta UniversityAugustaGA 30912USA Department of Pharmacology Institute of Materia MedicaPeking Union Medical College and Chinese Academy of Medical SciencesBeijing 100050China Department of Pharmacy Peking University Third HospitalBeijing 100191China Department of Biochemistry and Molecular Biology Medical College of GeorgiaAugusta UniversityAugustaGA 30912USA

Ferroptosis,a new form of non-apoptotic,regulated cell death characterized by iron dependency and lipid peroxidation,is involved in many pathological conditions such as neurodegenerative diseases,heart ischemia/reperfusion injury,acute renal failure,and *** metabolic dysfunctions can lead to excessive lipid peroxidation culminating in ferroptotic cell death,glutathione peroxidase 4(GPX4)resides in the center of a network that functions to prevent lipid hydroperoxides from accumulation,thereby suppressing ***,RSL3 and other small-molecule GPX4 inhibitors can induce ferroptosis in not only cultured cancer cells but also tumor xenografts implanted in ***,erastin and other system xc−inhibitors can deplete intracellular glutathione required for GPX4 function,leading to lipid peroxidation and *** therapy-resistant cancer cells are sensitive to GPX4-targeted therapeutic regimens,the agents capable of inducing ferroptosis hold great promises to improve current cancer *** review will outline the molecular basis of ferroptosis,but focus on the strategies and the agents developed in recent years for therapeutic induction of *** potentials of these ferroptosis-inducing agents,which include system xc−inhibitors,GPX4 inhibitors,and iron-based nanoparticles,in cancer therapy will be subsequently discussed.

关键词： Cancer therapy Erastin Ferroptosis GPX4 Lipid peroxidation Nanomedicine RSL3 system xc-

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RSL-3类似物的设计与合成

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作者：杜蔚河北科技大学

学位级别：硕士

本论文主要介绍了新型铁死亡诱导剂的设计与合成。本论文总结大量关于铁死亡研究的文献,对铁死亡的发现、诱导机制及其与肿瘤的关系进行了综述,然后通过对诱导机制的分析发现Gpx4可能成为一种有效地诱导铁死亡的作用靶点。通过相关计算... 详细信息

本论文主要介绍了新型铁死亡诱导剂的设计与合成。本论文总结大量关于铁死亡研究的文献,对铁死亡的发现、诱导机制及其与肿瘤的关系进行了综述,然后通过对诱导机制的分析发现Gpx4可能成为一种有效地诱导铁死亡的作用靶点。通过相关计算机辅助设计实验对接分析,我们得到了(1S,3R)-RSL3与Gpx4相互作用的模型。并在后续的研究中发现,通过有效的设计可将Gpx4与另一铁死亡相关蛋白system xc关联起来,起到协同诱导铁死亡的效果。在研究的最初阶段我们以(1S,3R)-RSL3为先导化合物,通过生物电子等排和骨架跃迁设计得到了DY-1a,DY-1b,DY-1c,并希望通过对其进行进一步的修饰以得到与(1S,3R)-RSL3具有相同作用靶点和类似作用机制的一系列化合物。利用计算机辅助设计对上述三者进行对接,发现其确实可与Gpx4发生与先导化合物类似的作用。后续在查阅文献过程中发现,在靶配相互作用研究阶段发现(1S,3R)-RSL3除与靶点存在共价结合外,还与其他一些半胱氨酸残基发生共价结合。出于安全性考虑,借鉴system xc抑制剂erastin的重要结构片段,经拼合得到了一个新的化合物DY-4,其化学名称为4-{{2-{4-[2-(4-氯苯氧基)乙酰基]哌嗪-1-基}-N-(1H-吲唑-3-基)乙酰氨基}甲基}苯甲酸甲酯。在得到DY-4的结构后,我们利用Discovery studio 3.5对其与Gpx4、system xc进行相关对接计算,来确定设计是否合理。在DY-4与Gpx4进行对接时我们发现由于分子体积的增大导致分子间的张力也有明显的增长,这使得结合状态不是很理想。当我们将DY-4与system xc对接时我们却得到了很好的效果。与erastin相比,DY-4与靶点的亲和性更强,作用力更明确,结合后体系的能量也较低。因此,我们认为该化合物的设计达到了预期目标。最终通过多种修饰,我们共设计出了32种化合物。在设计出化合物结构后,利用逆合成分析我们得到了关于化合物的合成路线。路线中以邻氟苯腈及水合肼为原料制备得到3-氨基吲唑,然后与各种苯甲醛经还原氨化得到中间体M2(a-c)。利用中间体M2(a-c)与氯乙酰氯反应制备得到DY-1a,DY-1b,DY-1c。DY-1a,DY-1b,DY-1c分别于BOC哌嗪反应,再经盐酸甲醇脱除BOC保护基得到中间体M4(a-c)。苯酚与氯乙酰氯在碱性条件下反应制得苯氧基乙酸,再用氯乙酰氯氯代得到另一原料取代苯氧基乙酰氯。低温下将各取代酰氯滴入M4的二氯甲烷溶液中,最终制得了32个具有新颖结构的新化合物。所合成的32个化合物的结构经H-NMR、C-NMR及质谱确证,并对化合物的熔点进行了测定。

关键词：铁死亡 Gpx4 system xc- erastin (1S,3R)-RSL3 N-苄基-2-[4-(2-羟基乙酰基]哌嗪-1-基)-N-(1H-吲唑-3-基)乙酰胺

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