先导化合物Fla-CN的结构优化、抗糖尿病作用分子机制及其靶点研究

Flavone derivative 1 (Fla-CN) regulated many genes of transcription factors and signaling molecules related to glycometabolism, lipid metabolism, and inflammation. In addition, Fla-CN significantly regulated microRNAs (miR-33a/b, miR-29b/c) that target several transcription factors, and resulted in multi-target of antidiabetic effects. On the basis of above finding, we study on the structural optimization of lead compound Fla-CN according to pre-synthesized active derivatives and active metabolites of fla-CN. The molecular mechanism of fla-CN is demonstrated by using molecular pharmacological method. Furthermore, the different functions of the two types of probe molecules are designed and synthesized by using the active group of fla-CN, used to locate the active compound in vitro/in vivo distribution and fishing combined with the probe target molecules, and then identified the target molecules by ultra-high resolution mass, in orther to discover a potential new target for anti-diabetic drugs; Finally, the new drug candidates are found by in vivo evaluation on active derivatives of fla-CN.

本课题前期发现黄酮衍生物1（Fla-CN）对糖代谢、脂代谢和炎症相关转录因子和关键信号分子具有广泛的基因调控作用，进一步发现Fla-CN对靶向多个转录因子的microRNA (miR-33a/b, miR-29b/c)具有显著调控作用，从而通过作用于microRNA而实现其多靶点的抗糖尿病作用。本课题以具有新颖作用机制的、新黄酮骨架结构Fla-CN为先导化合物，以前期合成探索及活性代谢产物研究结果为设计依据进行结构优化；运用分子细胞药理学手段研究阐明Fla-CN抗糖尿病作用分子机制；并以Fla-CN为活性基团合成功能各异的两类探针分子，用于定位活性化合物在细胞及体内的靶向分布和垂钓靶点，并以高分辨质谱鉴定与探针结合的靶点分子，最后通过优选活性衍生物的体内药效评价发现成药性更高的新药候选化合物。

合成了不同类型的Fla-CN衍生物107个，完成了所有衍生物的筛选，发现了30个糖代谢活性强于（或相当）Fla-CN的衍生物，对强活性衍生物进行了体外评价，发现12个化合物具有很强的糖脂代谢调节作用。 .本研究进一步以Fla-CN为活性基团，合成了两类功能探针分子，进行靶点定位和靶点垂钓研究。利用荧光探针，鉴定靶点定位于线粒体。进一步进行靶点垂钓和高分辨质谱分析蛋白质组信息，再以生物学和表面等离子共振技术验证，鉴定了丙酮酸羧化酶、苹果酸脱氢酶、呼吸链复合物I和ATP合成酶是Fla-CN的直接作用靶点。.体内外药理及其分子机制研究表明，Fla-CN通过升高AMP/ATP比值，激活AMPK，同时调节miR-27和miR122的表达水平，发挥抗糖尿病和抗肥胖作用。结合靶点研究结果，诠释了Fla-CN主要作用机制为通过抑制丙酮酸羧化酶降低三羧酸循环所需的草酰乙酸水平，同时抑制苹果酸脱氢酶，下调了三羧酸循环的效能，进而引起ATP合成和脂肪酸合成下降；同时，Fla-CN抑制线粒体呼吸链复合物I和ATP合成酶，升高AMP/ATP的比值，从而激活AMPK通路，实现调节糖脂代谢的药理作用。