具有PTP-1B、PPAR-α、PPAR-γ 三重作用的抗糖尿病先导物的设计、合成及活性研究

由于糖尿病是一种与多种酶和受体密切相关的多因素内分泌疾病，所以，针对单一靶点药物目前还不能达到理想疗效。因此，通过多靶点途径对抗胰岛素抵抗，是治疗Ⅱ型糖尿病一个新的研究方向。本项目发挥多学科综合交叉优势，将计算机辅助分子模拟技术、有机合成技术、分子生物学技术有机结合，设计、合成针对PTP-1B、PPAR-α，PPAR-γ三个与糖尿病相关的多靶点先导物，并对其进行活性筛选，为新型降糖药的研发提供科学的理论依据。本课题组经过前期工作，已经获得一个具有降糖活性的新的咪唑烷二酮类母核结构，并已申报了专利。该类化合物与上述三靶点经分子对接均具有很好的结合。申请该项目，就是对已获得的具有降糖活性的咪唑烷二酮类化合物进行降糖机理研究，优化结构，确定先导物结构。然后，继续以设计、筛选、合成、活性验证、再改造、再验证为主要思路，寻找1－2个具有其它新母核结构的三靶点先导化合物。

目的：糖尿病是一种发病机制复杂、与多种酶和受体密切关联并且受遗传和环境影响的多因素内分泌疾病。糖尿病中主要是以胰岛素抵抗为主要特征的Ⅱ型糖尿病，并伴有一系列并发症。单一靶点治疗糖尿病的药物不能发挥出最大的疗效，因此为更好地控制血糖而治疗糖尿病及其并发症，通过多靶点途径对抗胰岛素抵抗及并发症，是治疗Ⅱ型糖尿病一个长期有效的方法。本项目旨在从Ⅱ型糖尿病发病网络中选择相互关联的蛋白酪氨酸磷酸酯酶-1B（PTP-1B）和过氧化物酶体增殖物激活受体α、γ（PPAR-α、γ）为靶点，利用计算机辅助药物设计（CADD）和有机合成方法，设计、合成出多靶点降糖先导化合物。.方法：从布鲁克海文蛋白数据库分别下载所有人源PTP-1B和PPAR-α、γ的蛋白残基序列和晶体结构，分别对各靶点蛋白不同PDB编号的一级序列及立体结构进行比对。通过融合PTP-1B抑制剂和PPAR-α、γ激动剂的结构特征，建立多靶点化合物的结构特征，根据此特征及分子类药性、合成的可行性，从商业化合物库和我们正在研究的结构中，选取模块组建化合物库，并利用Schrodinger Suite 2009软件中的Glide模块对所建立的化合物库进行虚拟筛选。分子动力学模拟研究利用GROMACS 4.0软件包，将PTP-1B及PPAR-α、γ靶点的空载蛋白及各靶点与筛选结果较好的小分子复合物模型分别进行10 ns的分子动力学模拟。对虚拟筛选出的部分化合物进行了合成，并进行活性测定。.结果：通过对所建立的PTP-1B及PPAR-α、γ多靶点化合物库的虚拟筛选，得到一系列苯氧酸类与咪唑烷-2,4-二酮类衍生物。对接结果显示它们可与各靶点重要残基形成氢键网络，具有潜在的多靶点作用特性。分子动力学结果表明模拟过程中各靶点与配体复合物体系是稳定的，结合位点是正确的。通过有机合成得到100多个目标化合物，并测定了活性。通过活性实验发现了具有多靶点活性的先导化合物。为多靶点降糖药的进一步开发奠定了基础。发表论文16篇（计划6篇），SCI收录11篇（计划4篇），申报专利2项（计划1项），培养硕士生7名（计划4-6名），博士生2名（计划2名）。