STAT3和FABP4小分子抑制剂的设计合成和生物活性研究

【摘要】本论文第一部分为STAT3小分子抑制剂的设计合成和生物活性研究。信号转导和转录激活因子3(STAT3)为细胞内重要的信号转导蛋白,与肿瘤的发生发展密切相关,抑制其过度的表达为治疗肿瘤的手段之一。STAT3作为肿瘤治疗的新靶点受到越来越多的关注,近年已有大量关于STAT3抑制剂及其抗肿瘤活性的研究报道,其中有些化合物已经进入临床研究,为新型抗肿瘤药物的研究带来了新的机遇。我们采用计算机高通量虚拟筛选技术筛选STAT3小分子抑制剂,针对STAT3SH2结构域pTyr结合域的左侧区域,采用DOCK4初筛和Glide复筛筛选了Specs化合物库,根据打分值挑选与pTyr左侧区域蛋白表面结合较好的化合物,然后测试化合物对STAT3信号通路的抑制作用,活性较好的3个苗头化合物32、55和17在10μM浓度下对STAT3信号通路的抑制活性分别是44.9%、34.8%和38.5%。接着对苗头化合物对同源信号通路IFN-γ/STAT1和TNF-α/NF-κB进行活性评价,结果显示化合物对NF-κB信号通路没有抑制作用,对STAT3和STAT1信号通路的抑制选择性较好,最好的55为5.64倍。在此基础上,我们对苗头化合物32、55和17进行了类似物搜寻和活性评价。通过类似物搜寻,我们建立了32系列化合物的初步构效关系,并对化合物32和32-1进行了初步作用机制研究,Westernblot实验显示化合物32和32-1明确作用于STAT3;另外,我们还得到了活性更好的化合物55-2。我们对苗头化合物55进行了结构优化,设计合成了4个系列,共57个全新的目标化合物。通过结构优化,化合物的STAT3信号通路抑制活性得到了提高,活性最好的化合物为5e,对STAT3信号通路的IC50为1.6μM。化合物55和5e能有效地抑制STAT3蛋白的激活和转录活性,而对上游激酶没有抑制作用。化合物55和5e对STAT3高表达细胞株MDA-MB-468具有较强的细胞抑制活性。对接结果显示,化合物作用于预定的区域,这说明与该区域的结合也可抑制STAT3信号通路,这种全新的作用模式目前尚未有文献报道。本论文第二部分为FABP4小分子抑制剂的设计、合成和生物活性研究。脂肪酸结合蛋白4(FABP4)存在于脂肪细胞和巨噬细胞中,能够调节炎症和新陈代谢。FABP4基因缺陷小鼠研究表明,这种脂质载体与新陈代谢综合症、炎症和动脉粥样硬化等疾病存在紧密的联系。其抑制剂可以提高胰岛素敏感性,且可以抵抗动脉粥样硬化的发展,是治疗Ⅱ型糖尿病的潜在靶标。目前已报道的FABP4小分子抑制剂,在治疗动脉粥样硬化和Ⅱ型糖尿病等新陈代谢疾病存在潜在的治疗效果。课题组前期基于结构对Maybridge数据库进行虚拟筛选,发现了化合物ml对FABP4具有抑制活性。化合物ml对FABP4的IC50为13.5μM,且对FABP3有大于100倍的选择性。在此基础上,我们运用生物电子等排原理将m1分子中的酰胺键翻转,借助计算机对接模拟预测,我们合成了第一系列化合物8个。接着,为了降低化合物与受体结合时熵值损失,我们运用骨架跃迁原理将长脂肪链用刚性的苯环替代,设计合成了第二系列化合物。我们对两系列化合物的生物测试表明,系列1中萘环的取代显著提高了化合物的活性,其中5对FABP4的抑制活性最好,IC50为9.0μM。第二系列化合物活性有了进一步的提高,其中活性最好的为化合物12,50μM浓度下对FABP4的抑制率为93.15%。脂肪细胞脂解实验表明,化合物5和化合物2对3T3-L1脂肪细胞在FSK刺激下的脂解作用具有显著的抑制活性,这在功能上证明了我们的化合物是FABP4抑制剂。
【作者】张鸣鸣；
【导师】李英霞；
【作者基本信息】复旦大学，药物化学，2013，博士
【关键词】STAT3；虚拟筛选；抗肿瘤；FABP4；生物电子等排；骨架跃迁；抗Ⅱ型糖尿病；

【参考文献】
[1]孙逸.马克思恩格斯人与自然关系思想探究[D].新疆师范大学,马克思主义哲学,2013,硕士.
[2]谢艳超.我国婚内侵权责任制度研究[D].河北经贸大学,法律,2013,硕士.
[3]郭丰.国际互联网治理架构研究[D].北京邮电大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[4]张晓东.青藏高原腹地三叠纪古地磁研究[D].西北大学,地球探测与信息技术,2013,硕士.
[5]黄发阳.压电式送料器驱动电源设计与速度控制研究[D].哈尔滨工业大学,控制工程,2013,硕士.
[6]陈林.酞菁红区荧光探针在生物大分子检测中的应用及其用于生物成像的可行性初探[D].厦门大学,药理学,2014,硕士.
[7]徐超.“文已尽而意有余”—钟嵘《诗品》“兴”论研究[D].河北师范大学,文艺学,2013,硕士.
[8]张红军.Ad Hoc网络能量优化路由协议设计与实现[D].国防科学技术大学,计算机技术,2013,硕士.
[9]薛孝宠.CaO碳酸化反应—再生循环对复合催化剂ReSER制氢稳定性影响及改性研究[D].浙江大学,应用化学,2014,硕士.
[10]刘玉生,李眉眉.线性时变系统的模型参考自适应控制[J].自动化学报,2000,05:711-713.
[11]杨萍.基于产品外观形态解构的感性意象模型研究[D].哈尔滨工业大学,设计学,2014,硕士.
[12]李鲁钦.基于数据挖掘的张德英教授治疗高血压病经验研究[D].河北医科大学,针灸推拿学,2014,硕士.
[13]王蕾.我国利用外商直接投资效应分析[D].东北财经大学,国民经济学,2003,硕士.
[14]牟军敏,邹早建,黄立文,季永清.水上交通事故模式的研究(英文)[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2005,03:489-492.
[15]刘淑香.当代视域中的蒙古皮革造型艺术研究[D].内蒙古师范大学,设计艺术学,2012,硕士.
[16]徐丽丹,王凯旋,季秀梅,王大燕,姜雪燕.姜黄素对慢性哮喘大鼠气道炎症及p-ERK1/2表达的影响[J].中华中医药学刊,2015,02:419-421.
[17]刘洋.大气中几类重要的自由基反应机理的理论研究[D].哈尔滨理工大学,应用化学,2012,硕士.
[18]章玲,周德群.基于λ模糊测度的变权关联多属性决策分析[J].控制与决策,2008,03:267-272.
[19]蔚冬红.合欢皮活性成分研究[D].中国人民解放军军事医学科学院,药物化学,2004,硕士.
[20]陈双全,李向阳.应用局部频率属性检测天然气藏[J].石油地球物理勘探,2012,05:754-757+844+678-679.
[21]高鹏.家蚕“明”死卵突变体l-e~m与野生型间卵巢的差异表达基因研究[D].江苏科技大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[22]何复兴.中国超额货币问题实证研究[D].天津财经大学,金融学,2012,硕士.
[23]薛建华.球面小波在卫星重力测量数据分析中的应用研究[D].长安大学,大地测量学与测量工程,2013,硕士.
[24]王国栋.锤上自由锻工艺计算机自动设计系统[J].热加工工艺.1992(02)
[25]李晓超.二维碲化镓半导体的制备及光、电性能研究[D].哈尔滨工业大学,2013.
[26]王锐.小学校本教研现状的调查研究[D].辽宁师范大学,小学教育（专业学位）,2012,硕士.
[27]宋涵.磁共振弥散加权成像在腰骶部脊神经的临床应用[D].吉林大学,影像医学与核医学,2014,硕士.
[28]张树芳.棒材自动计数图像处理方法应用研究[D].东北大学,机械设计及理论,2009,硕士.
[29]王昆,白俊强,夏露,李鑫,马献伟.飞机防冰系统与冰脊预测的数值模拟[J].航空动力学报,2014,11:2694-2703.
[30]张玲.南美白对虾肌肉精氨酸氨肽酶的分离纯化及性质分析[D].上海海洋大学,食品科学与工程,2013,硕士.
[31]黄南翼.“SI”住宅的研究[J].建筑创作.2004(01)
[32]王亚文.低剖面高增益电磁偶极子天线的设计与研究[D].苏州大学,电子与通信工程（专业学位）,2014,硕士.
[33]郭晓伟.情绪加工对强迫个体抑制控制功能影响的ERP研究[D].西南大学,发展与教育心理学,2013,硕士.
[34]朱友芹.基于图文电视的多介质跨平台电子媒体系统[J].中国新闻科技.2000(03)
[35]庞晓明.青海西宁地区小学招贴画的调查研究[D].青海师范大学,课程与教学论,2012,硕士.
[36]邹有章.唐钢10000kW同步电机变频起动装置的调试[J].冶金自动化,1993,02:49-50.
[37]陈巧玲.主体性开放式动态系统教学模式的实践探索[D].福建师范大学,教育,2003,硕士.
[38]岳洋西.维特根斯坦语言游戏中语句匹配关系的语言哲学研究[D].西南大学,英语语言文学,2014,硕士.
[39]李彦俊.浙江省新型农村合作医疗制度研究[D].浙江财经学院,社会保障,2012,硕士.
[40]耿中波.面向排放测算的Wiedemann和Fritzsche跟驰模型优化研究[D].北京交通大学,2014.
[41]赵庭权.近代佛教老学研究[D].华中师范大学,专门史,2013,硕士.
[42]汤继辉.滋肾法对卵巢储备功能下降患者的影响[D].广州中医药大学,中医妇科（专业学位）,2013,硕士.
[43]关爱杰,安跃生,刘增良.DSP预警系统对弹道导弹预警概率计算[J].飞航导弹.2003(05)
[44]郭兵.网络游戏消费者行为分析[D].浙江大学,2006.
[45]张旭东,陈仲海,胡良梅,杨慧,董文菁.基于联合模板稀疏表示的目标跟踪方法[J].控制与决策.
[46]李宁.血管紧张素Ⅱ和血管紧张素-（1-7）对人气道平滑肌细胞收缩的调控机制[D].南方医科大学,内科学,2012,硕士.
[47]孔琳.汉画像视觉图式的空间建构[D].山东师范大学,美术学,2013,硕士.
[48]胡彬国.中国对南亚国家贸易影响因素研究[D].云南财经大学,区域经济学,2014,硕士.
[49]臧萌.银行资金入市问题及对策研究[D].西南农业大学,金融学,2004,硕士.
[50]李丽莎.高效课堂视角下的高中思想政治课组织教学研究[D].湖南师范大学,学科教学（专业学位）,2014,硕士.