亚型特异性Hsp70抑制剂的设计合成、和抗肿瘤分子标志物研究
批准号:
82073703
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
张志超
依托单位:
学科分类:
合成药物化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张志超
中文摘要
虽然热休克蛋白70(Hsp70)早已被确认为癌症靶标,但是其抑制剂仍然没有进入临床。Hsp70家族的亚型蛋白,Hsp70/Hsc70、Grp75、和 Grp78等,分别定位于不同的细胞器。它们的生理功能可以相互代偿,却可能介导了不同的肿瘤信号转导通路。本研究拟在自主研发的、荧光发光的Hsp70蛋白别构抑制剂的基础上,或者将其连接不同亚细胞定位基团,或者根据其明确的结合位点以及不同Hsp70亚型蛋白在其结合位点附近的结构差异设计衍生物,选择性结合多种Hsp70亚型蛋白。通过化学蛋白质组学和生物信息学方法,原位、可视化确认Hsp70亚型蛋白在不同肿瘤细胞中的靶标地位,在获得高效、低毒、体内抗肿瘤的亚型特异性Hsp70抑制剂的同时,发现其抗肿瘤分子机制,鉴定其抗肿瘤分子标志物,实现靶标确认—抑制剂研发—分子标志物鉴定的一体化研究。
英文摘要
The Hsp70s have been certified as cancer targets. However, none of the Hsp70 inhibitors has entered the clinical trial, and the expression level of Hsp70s has not yet been accepted as a biomarker of any cancer parameter. The Hsp70 paralogs, including Hsc70, Hsp70, Grp75 and Grp78, have different subcellular locations and are related to cancer initiation and development. Moreover, it is now recognized that the housekeeping role of each paralog can be compensated by the others, while each paralog has a unique biochemical role in regualting specific cancer sigaling The Hsp70s have been certified as cancer targets. However, none of the Hsp70 inhibitors has entered the clinical trial, and the expression level of Hsp70s has not yet been established as an anti-cancer biomarker. The Hsp70 paralogs, including Hsc70, Hsp70, Grp75 and Grp78 with different subcellular location are related to cancer initiation and development. Moreover, it is now recognized that the housekeeping role of each paralog can be compensated by the others, while each paralog has a unique biochemical role in regulating specific cancer signaling pathways. Therefore, development of paralog-selective Hsp70 inhibitors offers an opportunity for effective and hypotoxic cancer treatment. Herein, on the basis of the allosteric Hsp70s inhibitor S1g developed by our group, we plan to design and synthesis i) subcellualar-selective Hsp70 inhibitors by conjugating subcellular targeting groups to S1g; or ii) paralog-selective Hsp70 inhibitors by incorporating substituents to S1g according to the structural information and residue characterization around S1g's binding site of each paralog. Then, the candidate molecules will be screened via in vitro assays, cellular biological assays and animal experiments to gain lead compounds that exhibit effective and hypotoxic anti-cancer activity via inhibiting unique Hsp70 paralogs. Simultaneously, we plan to investigate the biomarkers of the anti-cancer susceptibility of these lead compounds by chemical proteomic and bio-informatics assays, in order to improve the drug approve in the future.
本研究发表标注论文14篇,其中8篇中科院Q1区期刊杂志。授权中国发明专利3项,南非发明专利1项。参加国际会议并进行口头报告1次。.以申请人原创的非选择性Hsp70抑制剂S1g为基础进行分子优化,获得了至今最高效的Hsp70/Bim抑制剂:JL-15(4’-(4-氯-3,5-二甲基苯氧基)-3-羟基-5-((2-(哌啶-1-基)乙基)氨基)-[1,1’-联苯]-4-腈),和选择性定位于线粒体的Hsp70抑制剂5#分子(12-((2-((2-氰基-6-(环己基硫代)-1-氧代-1H-苯-3-基)氨基)乙基)(甲基)氨基)-12-氧代十二烷基)三苯基鏻),和选择性定位于内质网的8#分子,亲和力均达到Kd 在sub-μM级别。细胞生物学研究证明5#分子通过拮抗线粒体特异性性的Hsp70亚型蛋白:Grp75发挥选择性杀伤乳腺癌细胞的活性,IC50在sub-μM—μM水平,相对于正常细胞系,5#分子对乳腺癌细胞的杀伤活性提高10-50倍。尤其5#分子能够杀伤乳腺癌干细胞,显著抑制干细胞的克隆成球率。分子机制的研究发现Grp75通过与p53和ANT3的互作,介导了乳腺癌细胞的抗凋亡机制。通过对5#分子、8#分子、和S1g-10等衍生物的构效关系研究,确认Grp75是乳腺癌的治疗靶标。.另外,在衍生物中筛选到S1g-2(6-环己基巯基-3-(2-(二乙基氨基)-乙基氨基)-非那烯-1-酮),在体内、外高效拮抗他莫昔芬耐药的乳腺癌。该分子在耐药乳腺癌细胞中具有高于非耐药的乳腺癌的凋亡诱导活性。通过细胞生物学、生物化学等多种手段证实Bim辅助Hsp70的构象变化,显著增强Hsp70与ERα36的亲和力。S1g-2通过解离Hsp70/Bim导致ERα36降解。动物实验证明S1g-2具有良好的药代和安全性。同时,Hsp70/Bim二聚体在他莫昔芬耐药的乳腺癌中的分子机制和靶标意义被阐释。.本研究不仅获得了几个新结构Hsp70抑制剂类候选新药,还通过构效关系分析和结构生物学研究首次确认了Hsp70蛋白表面可药的“hot-spot”,指导Hsp70抑制剂的分子设计。
Hsp70/Bim介导的线粒体自噬在慢性粒细胞白血病Bcr-Abl非依赖耐药中的靶标意义及抑制剂研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:52万元
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批准年份:2022
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负责人:张志超
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依托单位:
Bcl-2家族蛋白在慢性粒细胞白血病Bcr/Abl非依赖型耐药中的机制研究
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批准号:81570129
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项目类别:面上项目
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资助金额:45.0万元
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批准年份:2015
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负责人:张志超
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依托单位:
基于片段的广谱Bcl-2抑制剂研究——分子设计和优化的定量活性评价
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批准号:21372036
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2013
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负责人:张志超
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依托单位:
新的有机小分子BH3 模拟物的分子特征和构效关系
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批准号:30772622
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项目类别:面上项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2007
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负责人:张志超
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依托单位:
Hg2+荧光分子探针和Hg2+在单个活细胞内分布的可视化
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批准号:30400106
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:18.0万元
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批准年份:2004
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负责人:张志超
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依托单位:
国内基金
海外基金