基于"Build-and-Click"法的铂类RNA聚合酶I选择性抑制剂的构建、评价及亚细胞定位研究

批准号:
21401141
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
23.0 万元
负责人:
乔鑫
依托单位:
学科分类:
B0706.药物化学生物学
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
弓磊、田禾、马忠影、刘雅红、张晓彤、连文菁、赵春来
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中文摘要
以顺铂为代表的铂类药物是目前临床肿瘤治疗中应用最广的一类药物,但其严重的副反应及肿瘤耐药大大限制其发展。RNA聚合酶I是一类全新的选择性抗肿瘤靶点,如选择性地对其抑制,可特异性地引起肿瘤细胞产生核仁应激,最终导致肿瘤细胞凋亡。本项目充分利用肿瘤细胞与正常细胞特征性差异,将RNA聚合酶I选择性抑制剂与铂药联合,设计合成新型铂类RNA聚合酶I选择性抑制剂,研究其构效关系,并探究其抗肿瘤作用机制,期望从分子水平上改变铂药作用方式,克服现有铂药缺陷。基于孪药设计和组合化学理念,本项目首先运用“Build-and-click”方法,构建新型铂类RNA聚合酶I抑制剂化合物库,并运用高通量筛选对其生物活性进行筛选、评价,得到活性化合物,探讨构效关系;同时,运用荧光后标记法结合分子生物学、细胞生物学等手段对该类化合物亚细胞定位及作用机制进行研究探讨,争取开发出高效、低毒的新型铂类RNA聚合酶I抑制剂。
英文摘要
Platinum-based anticancer drugs, represented by cisplatin, are the most widely used chemotherapy agents in clinical oncology. However, the severe side effects, as well as drug resistance extremely restrict the developments of platinum-based agents. RNA polymerase I (RNA Pol I) is an emerging selective target for cancer therapy. Selective inhibition of RNA Pol I can significantly trigger nucleolar stress in cancer cells, and ultimately induce apoptosis. By utilizing the characterized differences between normal cells and cancer cells, we combine the advantages of RNA Pol I inhibitors and platinum drugs to develop novel platinum-Pol I inhibitors for cancer treatments. The ultimate goal for this project is to overcome the clinical drawbacks of current platinum drugs by altering their acting mechanism at the molecular level. A novel library of platinum-based RNA Pol I inhibitors will be developed using a build-and-click approach based on twin drug design and combinatorial chemistry. In order to obtain structure-activity relationships and active “warheads”, the library will be subsequently subjected to biological evaluation using various assays. For the cellular imaging and mechanistic studies, a fluorescent post-labeling method will be established and combined with molecular and cellular biology methods. Developing and understanding of novel platinum-based Pol I selective inhibitors may ultimately lead to the more efficient and less toxic platinum agents for future cancer therapy.
严重的不良反应与肿瘤耐药是限制铂类药物发展的两大难题,寻找新的靶点迫在眉睫。RNA聚合酶I是一类全新的选择性药物靶点,如选择性地对其抑制,可特异性地引起肿瘤细胞产生核仁应激,最终导致肿瘤细胞凋亡。本项目充分利用肿瘤细胞与正常细胞特征性差异,将RNA聚合酶I选择性抑制剂与铂药联合,设计合成了两类新型铂类RNA聚合酶I选择性抑制剂,研究其构效关系,并探究其抗肿瘤作用机制,期望从分子水平上改变铂药作用方式,克服现有铂药缺陷。本项目设计合成的两类新型铂类RNA聚合酶I选择性抑制剂(CX-5461类、BMH-21类)均可快速进入肿瘤细胞,并在细胞核仁内快速累积分布,进而影响肿瘤细胞的DNA复制和RNA全局转录,两类化合物可高选择性的抑制影响不同肿瘤细胞内47S pre-rRNA的进一步加工,降低45S pre-rRNA的表达,进而导致肿瘤细胞内rRNA缺乏,从而影响核糖体的生物合成,产生核仁应激,最终导致肿瘤细胞的快速死亡。同时,两类化合物均可有效克服铂类药物的肿瘤耐药,导致耐药细胞迅速死亡,而此作用并不受NER修复蛋白ERCC1表达的影响。令人惊喜的是,BMH-21类化合物P1-B1在人肺纤维细胞中的毒性较顺铂和先导化合物BMH-21均显著下降,显示了良好的肿瘤选择性。进一步机制研究表明,由于两类化合物均可迅速累积于核仁,可进一步影响核仁相关蛋白RPA194、NCL、UBF1、FBL和B23的表达及功能,充分证明两类化合物均可引起肿瘤细胞产生核仁应激,进而引起细胞凋亡。同时,两类化合物均可显著提升p53表达水平,而核仁应激激活p53通路,可以避开NER修复机制,因此,两类化合物兼有铂药的DNA损伤功能和经典铂药短时间无法产生的核仁应激,致使在NER修复机制存在的前提下,仍然可有效引起肿瘤细胞凋亡,从而克服铂类药物耐药。综上,基于孪药理论将RNA聚合酶I选择性抑制剂与铂类药物有机结合,可显著提升铂药肿瘤靶向性,降低铂药对正常组织的毒性,还可显著增强铂药抗肿瘤活性,同时显著克服铂药耐药,从根本上解决了现有铂药的两大缺陷,是一条全新的铂类药物研发思路。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1016/j.saa.2018.01.049
发表时间:2018-04
期刊:Spectrochimica acta. Part A, Molecular and biomolecular spectroscopy
影响因子:--
作者:Yang Wang;Zhong-Ying Ma;Detao Zhang;Jia-li Deng;Xiong Chen;Cheng-Zhi Xie;Xin Qiao;Qingzhong Li;Jing‐Yuan Xu
通讯作者:Yang Wang;Zhong-Ying Ma;Detao Zhang;Jia-li Deng;Xiong Chen;Cheng-Zhi Xie;Xin Qiao;Qingzhong Li;Jing‐Yuan Xu
Mixed-ligand copper(II) Schiff base complexes: the role of the co-ligand in DNA binding, DNA cleavage, protein binding and cytotoxicity
混合配体铜 (II) 席夫碱配合物:辅助配体在 DNA 结合、DNA 切割、蛋白质结合和细胞毒性中的作用
DOI:10.1039/c6dt00461j
发表时间:2016
期刊:Dalton Transactions
影响因子:4
作者:Lian Wen-Jing;Wang Xin-Tian;Xie Cheng-Zhi;Tian He;Song Xue-Qing;Pan He-Ting;Qiao Xin;Xu Jing-Yuan
通讯作者:Xu Jing-Yuan
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