尿素通道蛋白作为新型利尿药作用靶标的确认及其活性化合物的结构优化

批准号:
81330074
项目类别:
重点项目
资助金额:
290.0 万元
负责人:
杨宝学
依托单位:
学科分类:
H34.药物学
结题年份:
2018
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
李润涛、郝洁、雷天落、王昕、任惠文、王伟玲、马伟、刑永宁、王元强
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
微信扫码咨询
中文摘要
尿素通道是特异性通透尿素的跨膜蛋白,在肾脏尿浓缩机制中发挥重要作用。前期工作发现尿素通道功能性敲除可导致尿素选择性利尿,且不引起钠、钾、氯离子丢失和蓄积。因此,我们提出“尿素通道蛋白可作为新的利尿药作用靶点,其抑制剂可研发成为新型利尿药”的科学假说,其优势在于“利尿作用不影响机体电解质平衡”。本项目拟在发现活性化合物优替作为尿素通道抑制剂,在体内具有尿素选择性利尿作用,并不引起血钠、钾、氯水平改变的前期工作基础上,利用药物设计的基本原理对先导化合物优替进行结构优化;通过研究尿素通道蛋白与优替复合物的三维结构,借助于计算机虚拟分子对接技术发现新结构类型的利尿药;利用尿素通道蛋白基因定点突变、化合物药理学评价等技术,研究活性化合物在尿素通道蛋白上的作用位点和作用机理。本研究的目标是确定尿素通道蛋白作为新型利尿药作用靶点的可行性,获得药理学特性优良的新型利尿药先导化合物。
英文摘要
Urea transporters are a group of membrane proteins that are specifically permeable to urea. They mediate the intrarenal urea recycling to play an important role in urine concentration. Previous work showed that knockout of urea transporters resulted in urea-related urine concentration defect, but did not affect electrolyte balance. Therefore, we propose that urea transporters may act as new diuretic drug targets, and that urea transporter inhibitors can be used as new diuretics. These new diuretics would not cause electrolyte disturbance. Our previous work showed that a new urea transporter inhibitor PU-14 had significant diuretic effect without affecting blood Na+, K+ and Cl- concentrations. Based on the crystal structure of a urea transporter (UT-B) and the chemical characteristics of active compounds, this project aims to determine the active sites and mechanism of active compounds interacting with urea transporters using structure-activity relationship analysis, molecular docking, site-directed mutagenesis, chemical structure modification, complex crystal structure determination and three-dimensional structure directed rational drug design. The purpose of this study is to determine the feasibility of urea transporters as novel diuretic drug targets and to discover lead compounds of novel diuretics with excellent pharmacological characteristics.
尿素通道(UT)是特异性通透尿素的跨膜蛋白,在肾脏尿浓缩机制中发挥重要作用。前期工作发现尿素通道功能性敲除可导致尿素选择性利尿,且不引起钠、钾、氯离子丢失和蓄积。因此,我们提出“尿素通道蛋白可作为新的利尿药作用靶点,其抑制剂可研发成为新型利尿药”的科学假说,其优势在于“利尿作用不影响机体电解质平衡”。.本项目对已发现的噻吩并喹啉类化合物进行结构优化和改造,获得了IC50在微摩尔以下具有噻吩并吡啶母核的活性化合物SAZ-cb20,其对小鼠、大鼠和人的UT-B均具有较强抑制活性,半数抑制剂量IC50分别为2.01μM、0.47μM和 0.23μM。.计算机虚拟实验提示UT抑制剂作用位点在UT-B蛋白细胞膜外侧尿素结合位点旁的交叉螺旋环。UT抑制剂与ASN289形成氢键和LEU285 和ALA327形成很强的范德华力和疏水作用,分子动力学模拟预测PU以铆钉的方式结合在UT-B的功能对接基团(FGD),抑制UT-B通透尿素,从而发挥其对UT-B的抑制作用。.为了获得成药性更好的小分子尿素通道抑制剂,我们以上述工作为基础,从小分子化合物库中再次筛选了1040种成药性较高的化合物,发现两个母核为二芳基酰胺的化合物具有明显的UT-B抑制活性。我们对该类化合物进行结构改造,获得具有较强UT-B抑制活性的化合物50个,其中Y2对小鼠、大鼠和人的UT-B半数抑制剂量IC50分别为1.60μM、0.99μM和0.25μM。.体内实验发现,灌胃给Y2后2小时内,小鼠单位时间排尿量便开始升高,2~4小时尿量达到峰值,且尿渗透压显著降低。皮下给药相对灌胃给药利尿效果更佳。连续灌胃给药7天,其利尿效果较为稳定。尿液中Na+、K+和Cl-单位时间排泄量没有明显变化,且血中Na+、K+和Cl-水平也无明显变化,表明Y2产生的利尿作用机制是抑制肾内尿素循环中尿素通道蛋白的作用所致尿浓缩能力降低所致,在产生利尿效果的同时不引起明显的Na+、K+和Cl-离子丢失。.综上所述,本研究发现了新型尿素通道抑制剂,其通过改变肾内尿素循环过程,产生“尿素选择性利尿”,不影响电解质平衡,弥补了经典利尿药引起电解质紊乱的缺点。二芳基酰胺类化合物Y2与我们前期工作发现的尿素通道抑制剂PU系列相比,口服有效,大大地提高了尿素通道抑制剂的成药性。本研究为尿素通道抑制剂作为利尿药进行新药临床前研究提供了理论依据和实验基础。
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
Transport Characteristics of Aquaporins
水通道蛋白的运输特性
DOI:10.1007/978-94-024-1057-0_3
发表时间:2017-01-01
期刊:AQUAPORINS
影响因子:--
作者:Geng, Xiaoqiang;Yang, Baoxue
通讯作者:Yang, Baoxue
Generation and phenotypic analysis of mice lacking all urea transporters.
缺乏所有尿素转运蛋白的小鼠的产生和表型分析
DOI:10.1016/j.kint.2016.09.017
发表时间:2017-02
期刊:Kidney international
影响因子:19.6
作者:Jiang T;Li Y;Layton AT;Wang W;Sun Y;Li M;Zhou H;Yang B
通讯作者:Yang B
Thienoquinolins exert diuresis by strongly inhibiting UT-A urea transporters
噻吩并喹啉类通过强烈抑制 UT-A 尿素转运蛋白发挥利尿作用
DOI:10.1152/ajprenal.00421.2014
发表时间:2014-12-15
期刊:AMERICAN JOURNAL OF PHYSIOLOGY-RENAL PHYSIOLOGY
影响因子:4.2
作者:Ren, Huiwen;Wang, Yanhua;Yang, Baoxue
通讯作者:Yang, Baoxue
Development and validation of an LC-MS/MS method for the determination of a novel thienoquinolin urea transporter inhibitor PU-48 in rat plasma and its application to a pharmacokinetic study.
晶态和自纳米乳化给药系统(SNEDDS)对新型抗 HIV 化合物 6-benzyl-1-benzyloxymethyl-5-iodouracil 大鼠口服生物利用度的影响。
DOI:10.1002/bmc.4157
发表时间:2018
期刊:Biomedical Chromatography (Biomed Chromatogr)
影响因子:--
作者:Zhi-Yuan Zhang;Xin Wang;Dan Liu;Hua Zhang;Qiang Zhang;Ying-Yuan Lu;Pu Li;Bao-Xue Yang;Ya-Qing Lou;Chuang Lu;Ya-Xin Lou;Guo-Liang Zhang
通讯作者:Guo-Liang Zhang
Ganoderma triterpenes retard renal cyst development via down-regulating Ras/MAPK signaling pathway and promoting cell differentiation
灵芝三萜通过下调Ras/MAPK信号通路并促进细胞分化来延缓肾囊肿的发育
DOI:--
发表时间:2017
期刊:Kidney Int
影响因子:--
作者:Su L;Liu L;Jia Y;Lei L;Liu J;Zhu S;Zhou H;Chen R;Lu HAJ;Yang B
通讯作者:Yang B
基于尿素通道UT-A1为靶点的新型利尿药的药理学研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:52万元
- 批准年份:2022
- 负责人:杨宝学
- 依托单位:
水通道蛋白AQP3介导的过氧化氢跨膜通透在常染色体显性遗传多囊肾病发生发展中的作用及机制研究
- 批准号:81974083
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:杨宝学
- 依托单位:
水通道蛋白在多囊肾病肾囊泡发生和发展过程中的作用
- 批准号:81170632
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:杨宝学
- 依托单位:
尿素通道蛋白在尿浓缩过程中的作用机制
- 批准号:30870921
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:36.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:杨宝学
- 依托单位:
国内基金
海外基金
