基于海洋天然产物Terpestacin的结构优化与靶向UQCRB蛋白抗肿瘤活性研究
批准号:
82073762
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
廖升荣
依托单位:
学科分类:
海洋药物
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
廖升荣
中文摘要
发展新机制的创新药物是克服肿瘤耐药与药物毒副作用,实现肿瘤有效治疗的重要途径。泛醇细胞色素c还原酶结合蛋白(UQCRB)是近年发现的介导HIF-1信号通路抗肿瘤新靶点。文献报道海洋天然产物Terpestacin能靶向UQCRB,下调HIF-1α与VEGF表达,抑制血管生成而发挥抗肿瘤作用,但其活性较弱,结构需进一步优化。前期研究表明,含组氨酸或精氨酸残基末端寡肽修饰的Terpestacin衍生物具有较强的抑制HIF-1α活性与HUVEC形成管腔能力。基于此发现及活性分子结构特点,并结合UQCRB蛋白作用口袋与通道形状,本项目拟设计在Terpestacin上连接一类能增加与通道相互作用的氨基酸或寡肽侧链,构建结构多样性新型衍生物库。通过活性筛选与构效关系研究,发现高活性先导分子;验证并研究其作用靶点与分子机制;评价其体内外抗肿瘤活性与急性毒性,为新型高效的靶向抗肿瘤先导化合物的开发奠定基础。
英文摘要
Development of novel type of antitumor drugs with new mechanism is an important approach for efficient tumor treatment in avoidance of tumor resistance and drug’s side effects. Recent studies showed that Ubiquinol-cytochrome c reductase binding protein (UQCRB) could be used as a new target for tumor treatment in hypoxia-inducible factor (HIF)-mediated angiogenesis during tumor developing, and also showed that the marine-derived Terpestacin could bind to UQCRB and mediate HIF-1α signaling pathway by down-regulating the expression of HIF-1α and VEGF, thus resulting in the inhibition of tumorgenesis. However, the bioactivity of Terpestacin is so poor and further structural optimization is needed in order to obtain new derivatives with high activity. Our previous synthesized Terpestacin derivatives with histidine or arginine residue-terminal oligopeptide side chains have strong abilities to inhibit the expression of HIF-1α and tube formation of HUVEC. Inspired by these findings, and based on the structure of the active pocket of UQCRB protein, in this project novel types of Terpestacin-amino acids/oligopeptides, in order to enhance the activity and binding ability of derivatives to UQCRB, will be designed, synthesized, and evaluated for their inhibition on the expression of HIF-1α. Furthermore, the target of the selected active derivatives will be confirmed, the signaling pathway will be investigated, and the antitumor activities both in vitro and vivo will also be evaluated. This work will afford important basis for discovery of new generation of anticancer drugs based on HIF-1α-mediated pathway.
癌症是人类健康目前面临的严重威胁。癌症新发基因突变引起耐药,导致一线药物不断失效,使得新型抗肿瘤药物的开发显得尤为重要与紧迫。本项目以天然产物Terpestacin为母核进行修饰,共合成了Terpestacin—氨基酸衍生物17个,产率12~70%。抗脑胶质瘤干细胞活性研究表明,化合物细胞毒IC50值为5.5~7.5μM,其中21与23能显著抑制干细胞肿瘤球的形成、细胞迁移,促进凋亡,能下调HIF-1α、CD133的表达,降低ROS水平。以化合物23为母核,继续优化合成了Terpestacin—二肽侧链衍生物16个,产率在33~77%。抗脑胶质瘤活性筛选结果表明,化合物细胞毒IC50值为2.9~9.8μM,其中29能显著诱导癌细胞的凋亡和抑制迁移,并能通过血脑屏障。构效关系研究表明,脂溶性侧链衍生物活性好。SPR、ITC等研究表明化合物与UQCRB作用弱,表明衍生物靶点可能改变。采用SPR方法从其它结构衍生物中挖掘UQCRB潜在配体分子46与53,抗肿瘤活性研究表明,其细胞毒活性弱, 52与UQCRB结合弱,但抗肿瘤活性强,IC50值分别为1.2μM(A549)与0.7μM(Hela),并能引起癌细胞的凋亡,阻止其在G2/M期。采用TPP方法对化合物29的靶点进行了初步研究,发现MTCH2可能为其作用靶点。蛋白结合化合物后,熔点提高2.9°C。结合表型活性与生物信息数据等初步分析表明,化合物可能通过与核苷酸水解亚基中的P-loop结合,改变MTCH2空间构型,促进线粒体对癌细胞凋亡因子的摄取,复活氧化磷酸化,进而影响电子传递、ROS水平,最终导致癌细胞死亡。该项目研究为以MTCH2为靶点新型药物的开发提供了理论与事实指导。项目整体完成度好,发现新型先导物4个,初步研究了其作用机制与构效关系。已发表论文4篇,待投论文1篇,获得授权专利2件,人员安排合理,经费使用合理规范。
基于海洋天然产物peniterphenyl A抗HSV-2先导化合物的发现与活性研究
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批准号:82373789
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项目类别:面上项目
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资助金额:49万元
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批准年份:2023
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负责人:廖升荣
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依托单位:
氨基酸、多肽修饰的 terpestacin衍生物的高效合成及靶向UQCRB蛋白的抗肿瘤活性研究
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批准号:2020A151501046
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2020
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负责人:廖升荣
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依托单位:
含卤高脂溶性2.5-二酮哌嗪衍生物的设计、合成及抗海洋生物附着活性研究
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批准号:21402218
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2014
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负责人:廖升荣
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依托单位:
国内基金
海外基金