四氢原小檗碱类化合物的生物催化糖基化、拆分研究及活性评价

Tetrahydroprotoberberines (THPBs), a class of abundant active natural products, have been demonstrated to possess various biological activities in the central nervous systems and the cardiovascular system and have become the hot spot compounds in the R&D of new drugs. In pioneer works studying the structural modification of THPBs, the applicant had creatively developed the synthetic method for the rare natural THPBs glycoside by biocatalysis. It was also found that the glycosylation by biocatalysis can separate the raceme THPBs by kinetic resolution and chemical resolution. Considering of the importance of small molecular glycosylation and resolution in new drug discovery and improvement, we will move on the research, prepare the structurally diverse THPBs derivatives through introducing different substituents on the two benzene rings with chemical synthetic method, especially hydroxyl. We will study glycosylation of THPBs containing phenolic hydroxyl using a variety of biocatalysis system (microbial, plant tissue and enzyme), and further develop new catalytic systems, and explore the resolution application of glycosylation methods on THPBs, and construct compound library containing THPBs glycosides and aglycones. Based on this library we will choose DA receptors and tissue factor as bioassay targets to carry out virtual screening, and some selected compounds will be tested on cellular and animal models to evaluate their activities.Based on this research, some rules of the structure-activity relationships of these compounds would be drawn which could guide us in redesigning the library and finding some new lead compounds. Altogether in this project we will explore a new method to obtain one type of rare natural glycosides with some attractive activities on central nervous and cardiovascular systems, which may shed light on the new drug discovery and the methodology of rare glycosides synthesis.

四氢原小檗碱类化合物（THPBs）是一类重要的活性天然产物，具有抗中枢神经系统疾病和抗心血管疾病等作用，是目前新药研发的热点化合物。申请者在前期开展的THPBs 结构修饰研究中，创造性的开展了自然界稀有的四氢原小檗碱糖苷的合成，并发现生物催化糖基化能对该类化合物进行动力学拆分和化学拆分，鉴于糖基化和拆分对于药物发现和改造的重要性，本项目将进一步深入该研究，结合化学方法在THPBs 的两个苯环引入不同的取代基，特别是羟基，制备结构类型多样的衍生物；利用各种生物催化体系（微生物、植物组织和酶）对含酚羟基的化合物开展糖基化研究，进一步挖掘新型催化体系，探索糖基化方法对THPBs的拆分应用，构建含有糖苷和苷元的THPBs 化合物库。同时选择多巴胺(DA)和组织因子（TF）作为分子靶标活性评价体系，围绕DA和TF开展分子模拟、体内外活性研究，分析构效关系，为新型先导化合物的发现提供研究思路和方法。

四氢原小檗碱类化合物是传统镇痛中药延胡索(Corydalis)以及千金藤属(Stephania)中的一类天然活性成分，是目前新药研发的热点化合物。本项目在前期研究的基础上，采用化学合成方法制备了一系列THPBs 类似物和衍生物，以此为底物，深入研究了高效糖基化体系G. deliquescens NRRL 1086对THPBs类化合物转化过程、催化性质特点，影响因素以及代谢途径等；还专门设计了以化学非选择性脱甲基和微生物糖苷化相结合的方法来构建结构多样性THPBs化合物库；还研究了该微生物对不同的THPBs酯类衍生物的水解能力以及糖基化作用，这对该类化合物前药的设计提供一定的基础；为了进一步扩展底物范围和转化类型，我们还深入研究了微生物G. deliquescens NRRL 1086对底物大黄素和4-甲基伞形酮的转化能力和特点，为进一步开发该微生物的应用奠定基础。还研究了植物体系（人参毛状根体系、台湾金线莲悬浮细胞、福建金线莲悬浮细胞等）以及纯酶体系（amano公司的三种糖基化酶和诺维信公司的Toruzyme 3.0L）,对所制备的底物进行糖基化转化筛选，发现只有人参毛状根体系对THPBs有一定的糖基化作用，并与微生物G. deliquescens NRRL 1086的催化性能进行比较；为获得高ee值的S构型THPBs化合物，摸索出了一条简单、适合该类化合物通用的化学拆分的新方法； .评价了化合物对多巴胺D1和D2受体的激动和拮抗作用，并开展了分子对接研究，分析其构效关系；首次采用FLIPR Tetra实时高通量荧光成像分析系统读板观察所有四氢原小檗碱类化合物对神经元细胞自发钙振荡的抑制作用研究，初步分析其构效关系，为开发出新颖的高效低毒的抗抑郁型癫痫新药提供了研究思路和价值；另也研究了四氢小檗红碱通过调节AMP激酶活性来抑制炎症和降低脂肪细胞中胰岛素的拮抗作用，为其在治疗肥胖症方面提供一定的研究基础。在综合评价了活性筛选结果以及工业化制备的可行性、成本等因素，选定了四氢小檗红碱作为先导化合物，为其进一步开发新型的抗精神疾病奠定基础。.通过以上研究，发表SCI论文5篇，中文1篇。协助培养中国药科大学硕士生1名，在读博士生1名。