基于晶体结构的DPP-4和AT1受体双靶点调节剂先导化合物发现与抗糖尿病肾病作用研究
批准号:
21762009
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
38.0 万元
负责人:
李清
依托单位:
学科分类:
药物化学生物学
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
蒋能、黄建春、方敏、陈曦、徐小惠、黄俊力、高玲、蓝彬
中文摘要
糖尿病肾病(DN)是糖尿病最常见的并发症,目前尚无特效治疗药物。致病因素复杂是当前DN药物治疗的瓶颈,针对多种致病因素的DPP-4和AT1双靶点调节剂具有成为新型DN治疗药物的潜力。课题组前期发现了多个DPP-4/AT1双靶点调节剂,DPP-4活性和临床使用药物相当,但是未找到双靶点活性均强的先导物。本课题基于DPP-4和AT1受体晶体结构、前期的构效关系研究以及分子对接结合模式提出双靶点调节剂的关键药效团模型,基于该模型,利用基于结构的药物设计原理与骨架跃迁原理、拼合原理和生物电子等排原理设计多样性的化合物库,再通过虚拟筛选,化学合成获得目标化合物,最后在受体水平、细胞水平和动物水平评估抗糖尿病肾病作用并探讨作用机制,以期开发出具有抗DN的DPP-4/AT1活性均显著的双重调节剂先导物。我们应用多靶点药物策略探究治疗DN的新思路,可为研发新型抗DN药物提供科学依据。
英文摘要
Diabetic nephropathy (DN) is the most common complication of diabetes. Current treatments cannot fully prevent the development and progression of diabetic nephropathy, and an unmet need remains for additional novel therapies. Multi-target therapeutics with their various pleiotropic effects have become new trend of drug discovery. Dual modulators of DPP-4 and AT1 receptor have potential to be new therapeutic agents for DN. In previous studies, we have identified some hit compounds with preferable DPP-4 but weak AT1 activities, thus further optimization is needed to improve the AT1 activities. In this project, based on the crystal structure of DPP-4 and AT1 receptors, combined with the systematically molecular docking and structure-activity relationships studies, a key pharmacophore model of dual modulators was developed, and then novel diverse compound libraries with the characteristics of pharmacophore were constructed by using structure-based drug design, combined with scaffold hopping, hybridization principle and bioisosterism strategies. After virtual screening, chemical synthesis, and biological evaluations and mechanism studies at different levels, novel lead compounds of dual DPP-4/AT1 modulator with excellent DPP-4 and AT1 activities will be achieved, expected to possess anti-DN activity in vitro/in vivo. The project tried to apply the multi-target drug strategy to complex metabolic diseases for discovery of new therapeutic agents of DN, which can provide scientific evidence for developing new drugs for the treatment of DN.
糖尿病肾病(DN)是糖尿病最常见的并发症之一,超过1/4的糖尿病患者最终会出现慢性肾病。致病因素复杂是当前DN药物治疗的瓶颈,针对多种致病因素的DPP-4和AT1双靶点调节剂具有成为新型DN治疗药物的潜力。本课题运用药物化学的研究思路和手段,开展新型DPP-4和AT1双靶点调节剂研究。首先,基于DPP-4和AT1受体晶体结构、前期的构效关系以及分子对接结合模式提出双靶点调节剂的关键药效团模型,并对苗头化合物进行结构改造,设计并合成目标化合物27个,其中化合物I-16的DPP-4活性略优于上市药物西格列汀,AT1活性优于苗头化合物ZLQ-001,分子模拟表明四氮唑部分的N原子以及β-丁酰胺部分的羰基与Arg167形成氢键作用,提升了化合物的AT1活性。进一步的体内药效研究表明,化合物I-16的羧酸酯I-18能够改善昆明小鼠口服糖耐量,在高脂饮食诱导的C57BL/6糖尿病模型小鼠中,I-18的降血糖活性优于西他列汀。其次,对化合物ZLQ-001开展体内活性研究,ZLQ-001治疗STZ诱导糖尿病模型鼠4周后,能够有效控制血糖,小鼠的胰岛细胞数量明显增加;同时ZLQ-001能够显著降低血压。另外,将联苯羧酸改造为苯甲酸后,发现化合物的DPP-4抑制活性很强,但AT1活性较弱,因此开展了新型DPP-4抑制剂相关研究:①应用苯甲酸药效团,通过同时作用于Trp629和Lys554锚点残基,设计发现了强效DPP-4抑制剂化合物I-2b,IC50达到1.7 nM。②应用骨架跃迁策略,将化合物2b的骨架尿嘧啶替换为黄嘌呤,发现活性在皮摩尔级的DPP-4抑制剂,最好的化合物达到0.1 nM,为现有文献报道的活性最强的化合物之一,且化合物具有较长的半衰期,较好的生物利用度等药代动力学性质,对体内DPP-4酶的抑制强于阿格列汀,具有成为长效DPP4抑制剂的潜力。③将原有的邻苯甲酸的羧基迁移到间位和对位,发现间位苯甲酸和苯甲酸酯活性更优,引入卤素后DPP-4抑制活性进一步提高,优选化合物II-3b具有非常好的选择性、代谢稳定性和生物利用度,同时具有较长的半衰期和长效持续DPP-4抑制活性,具有进一步研究的潜力。通过系统研究DPP4/AT1的构效关系,为后续的DPP-4/AT1相关化学或生物学研究提供重要的参考,同时为后续小分子优化奠定基础。
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DOI:
10.1016/j.bioorg.2019.103366
发表时间:
2020-01-01
期刊:
BIOORGANIC CHEMISTRY
影响因子:
5.1
作者:
[Deng, Xiaoyan, Wang, Na, Li, Qing]
通讯作者:
Li, Qing
Design of novel Xenopus GLP-1-based dual glucagon-like peptide 1 (GLP-1)/glucagon receptor agonists.
新型爪蟾 GLP-1 双重胰高血糖素样肽 1 (GLP-1)/胰高血糖素受体激动剂的设计。
DOI:
10.1016/j.ejmech.2020.113118
发表时间:
2020-12
期刊:
European Journal of Medicinal Chemistry
影响因子:
6.7
作者:
[Jiang Neng, Jing Lin, Li Qing, Su Sibiao, Yang Qimeng, Zhou Feng, Chen Xinyu, Han Jing, Tang Chunli, Tang Weizhong]
通讯作者:
Tang Weizhong
Discovery of lixisenatide analogues as long-acting hypoglycemic agents using novel peptide half-life extension technology based on mycophenolic acid.
使用基于霉酚酸的新型肽半衰期延长技术发现利西拉来类似物作为长效降血糖药
DOI:
10.1039/d0ra01002b
发表时间:
2020-03-19
期刊:
RSC advances
影响因子:
3.9
作者:
[]
通讯作者:
Rapid generation of novel benzoic acid-based xanthine derivatives as highly potent, selective and long acting DPP-4 inhibitors: Scaffold-hopping and prodrug study
快速生成新型苯甲酸基黄嘌呤衍生物作为高效、选择性和长效的 DPP-4 抑制剂:支架跳跃和前药研究
DOI:
10.1016/j.ejmech.2019.07.045
发表时间:
2019-10-15
期刊:
EUROPEAN JOURNAL OF MEDICINAL CHEMISTRY
影响因子:
6.7
作者:
[Li, Qing, Meng, Liuwei, Yao, Gongmei]
通讯作者:
Yao, Gongmei
Identification and structureeactivity relationship exploration of uracil-based benzoic acid and ester derivatives as novel dipeptidyl Peptidase-4 inhibitors for the treatment of type 2 diabetes mellitus
基于尿嘧啶的苯甲酸和酯衍生物作为新型二肽基肽酶 4 抑制剂用于治疗 2 型糖尿病的鉴定和构效关系探索。
DOI:
10.1016/j.ejmech.2021.113765
发表时间:
2021-08-13
期刊:
EUROPEAN JOURNAL OF MEDICINAL CHEMISTRY
影响因子:
6.7
作者:
[Li, Qing, Deng, Xiaoyan, Xu, Yanjun]
通讯作者:
Xu, Yanjun
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