选择性靶向拓扑异构酶IIa的ATPase位点抑制剂:新型曼宋酮类化合物设计、合成和机制研究

批准号:
21272288
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
黄世亮
依托单位:
学科分类:
B0706.药物化学生物学
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
项琪、刘宏、廖升荣、区杰彬、黄志鸿、李春燕、陈树翰、曾优美
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中文摘要
传统的拓扑异构酶(Top)II抑制剂的缺点是在诱导双链DNA损伤和细胞凋亡的同时,增加染色体突变的机会并激活体内DNA修复系统,从而产生明显的耐药性和基因毒性。同时对Top IIa和TopIIb的选择性不大。靶向TopIIa的ATPase位点因无上述缺点,被认为是重要的抗肿瘤新靶标。在前期研究中发现:曼宋酮类化合物对TopII的抑制活性比依托泊苷大30-40倍并具有较好的TopIIa选择性。进一步的研究显示,该类化合物既不能诱导形成断裂DNA,无DNA嵌入作用,也不能与酶的催化活性中心识别结合。通过ATP竞争实验及表面等离子共振等技术,证实该类化合物是一靶向TopIIa的 ATPase位点的新型抗肿瘤先导物。在此基础上,对该先导物进行合理的设计和结构优化,建立系列筛选和评价体系,阐明其作用机制,为发展靶向TopIIa ATPase位点的新型抗肿瘤药物提供理论和实验依据。
英文摘要
The disadvantage of traditional topoisomerase(Top)II inhibitors is to increase the gene mutation and activate DNA repair system while inducing DNA cleavage and cell apoptosis, which can produce remarkable drug resistance and genotoxicity. In the mean time, these inhibitors have little selectivity between Top IIa and Top IIb. The ATPase site of Top IIa is suitable to be a novel crucial anti-tumor target, because targeting on this site can overcome above disadvantage.In our previous works, we found that the Mansonone F compounds have 30-40 times activity of etoposide on Top IIa inhibition. Our further study has shown that the compounds can neither induce DNA cleavage, nor intercalate DNA or interact with catalysis site of Top IIa. Through ATP competition assay and SPR assay, it has been confirmed that the mansonone F analogues are a class of novel anti-tumor lead compounds targeting ATPase of Top IIa. Based on our previous work, we plan to carry out rational drug design and structure optimization of the lead compounds, followed by setting up a serial screening and evaluation systems for further mechanistic study. This research will shed light on further development of promising anti-tumor drugs targeting the ATPase site of Top IIa.
对于曼宋酮F衍生物,首次创新性的采用C-H活化技术,一步反应构建了关键的三环骈合中间体,成功的将原来合成路线由10步反应缩短为4步,收率由原来不到10%大幅提高至52%,更适于工业化生产。采用该法可以很方便的在母环的2,3,4,5,7,8,9位引入取代基,丰富曼宋酮衍生物结构的多样性,而且该工艺很容易放大至公斤级的制备,为后续的深入测试提供充足的原料。. 设计合成了曼宋酮E或F类衍生物12个系列共116个新化合物,并对它们进行了酶学,细胞水平的活性筛选以及作用机制研究,并优选出候选药物Msn-5a-4,该化合物对多株不同肿瘤细胞MTT的IC50在0.6-3.39µM间,显示了良好的广谱抗肿瘤活性。我们首次发现了该类化合物的作用靶点是Top II,对Top II 的抑制活性比依托泊苷大30-40 倍。进一步的机制研究显示,该类化合物与传统的Top II抑制剂的作用机制不同,属于ATP催化型竞争抑制剂,这种独特的作用机制更不易产生耐药性,具有更低的毒性和副作用。初步的动物实验也证实我们的化合物Msn-5d-4具有体内抗肿瘤活性,5mg/kg对人源A549肺癌裸小鼠皮下移植瘤模型的抑制率达到72.2%,口服生物利用度F=45.9%。初步成药性数据支持我们推动化合物进入临床前研究。. 另外,我们还扩展了研究范围,对三个不同系列的化合物进行了筛选和机制研究,发现(1)芳乙烯基喹啉类化合物是一类非嵌入性Top II催化型抑制剂,优选出先导化合物QEC-29,并对它进行深入的机制和成药性研究;(2)新型苯并吩嗪类是一类新型的Top I 毒剂、Top II催化型双重抑制剂;(3)取代吡嗪并吡咯类化合物是一类新型的非嵌入性Top II催化型抑制剂。这些研究为进一步发现新型抗肿瘤药物打下了良好的基础,这两个候选药物正往临床前研究推进。
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.ejmech.2015.01.024
发表时间:2015-03
期刊:European journal of medicinal chemistry
影响因子:6.7
作者:Bing Yao;Yan-wen Mai;Shuo-Bin Chen;Hua-Ting Xie;Pei-fen Yao;Tian-Miao Ou;Jia-Heng Tan;Honggen Wang;Ding Li;Shi-Liang Huang;L. Gu;Zhishu Huang
通讯作者:Bing Yao;Yan-wen Mai;Shuo-Bin Chen;Hua-Ting Xie;Pei-fen Yao;Tian-Miao Ou;Jia-Heng Tan;Honggen Wang;Ding Li;Shi-Liang Huang;L. Gu;Zhishu Huang
Design, synthesis and biological evaluation of novel mansonone E derivatives prepared via CuAAC click chemistry as topoisomerase II inhibitors.
通过 CuAAC 点击化学制备的新型曼索酮 E 衍生物作为拓扑异构酶 II 抑制剂的设计、合成和生物学评价。
DOI:10.1016/j.ejmech.2013.07.011
发表时间:2013
期刊:European journal of medicinal chemistry
影响因子:6.7
作者:Zhi;Shi;Chun;Hua;Ding Li;Jia;Tian;Zhishu Huang;L. Gu;Shi
通讯作者:Shi
DOI:--
发表时间:2013
期刊:中国药物化学杂志
影响因子:--
作者:李丁;黄志纾;黄世亮;古练权
通讯作者:古练权
Synthesis and biological evaluation of benzo[a]phenazine derivatives as a dual inhibitor of topoisomerase I and II
拓扑异构酶 I 和 II 双重抑制剂苯并[a]吩嗪衍生物的合成及生物学评价
DOI:10.1039/c3ob40325d
发表时间:2013-01-01
期刊:ORGANIC & BIOMOLECULAR CHEMISTRY
影响因子:3.2
作者:Zhuo, Shi-Tian;Li, Chun-Yan;Huang, Zhi-Shu
通讯作者:Huang, Zhi-Shu
Synthesis and Mechanism Studies of 1,3-Benzoazolyl Substituted Pyrrolo[2,3-b]pyrazine Derivatives as Nonintercalative Topoisomerase II Catalytic Inhibitors
1,3-苯并唑基取代的吡咯并[2,3-b]吡嗪衍生物作为非嵌入拓扑异构酶 II 催化抑制剂的合成和机理研究。
DOI:10.1021/acs.jmedchem.5b01284
发表时间:2016-01-14
期刊:JOURNAL OF MEDICINAL CHEMISTRY
影响因子:7.3
作者:Li, Peng-Hui;Zeng, Ping;Huang, Zhi-Shu
通讯作者:Huang, Zhi-Shu
突破HSF1抑制剂研发难题: 基于活性位
点的DTHIB改造、新骨架的发现与机制研
究
- 批准号:--
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:10.0万元
- 批准年份:2025
- 负责人:黄世亮
- 依托单位:
以阿的平为先导化合物的Hsp90/Topo II双靶点抑制剂的结构改造、活性筛选与机制研究
- 批准号:--
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:10.0万元
- 批准年份:2021
- 负责人:黄世亮
- 依托单位:
新型抗肿瘤天然产物Mansonone F衍生物的合成、构效关系和作用机制研究
- 批准号:30701050
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:17.5万元
- 批准年份:2007
- 负责人:黄世亮
- 依托单位:
国内基金
海外基金
