以氨肽酶N为靶点的抗癌先导化合物的设计、合成及定量构效关系研究

Aminopeptidases N, one of membrane-bound zinc-dependent exopeptidase, over-expressed on the surface of tumor cells, promots the invasion and metastasis of tumor cells via degrading extracellular matrix. The enzyme is also over-expressed on the surface of antigen presenting cells, which degrades lots of immunoactive substances, depresses the recognization of macrophage and NK cells to surface antigen on tumor cells and the ability to kill tumor cells directly, impairs the immunological functions. Therefore, inhibition of APN activity should be capable of controlling tumor invasion, metastasis, and angiogenesis, enhancing neutrophil chemotaxis and immune system. The characteristics of this study are utilization of structure-based drug design, bioisostere principle and prodrug principle comprehensively to design and synthesis thiadiazole and oxadiazole drug like library. To ensure true and reliable active results, the expression of APN phage display screening system was established with PCR, which maintains the APN natural micro-ecological environment. Interactional mechanism between inhibitors and APN was studied by CoMFA 3D-QSAR, molecular docking and molecular dynamics methods. This may find new drug of specific inhibition APN activity.

氨肽酶N(APN) 是一种含锌离子的膜结合型外肽酶,在肿瘤细胞表面有大量APN 表达,该酶可使细胞基质的主要成分降解,促进肿瘤细胞的生长和转移。另外,还能表达于抗原递呈细胞表面,降解多种免疫活性物质,使机体免疫力下降,削弱巨噬细胞和NK 细胞对肿瘤细胞的识别和杀伤能力。因此,抑制APN的活性可以对肿瘤的侵袭和转移以及血管生成进行控制,同时增强粒细胞的趋化性,提高机体的免疫力。本研究根据APN 的三维空间结构解析，借助计算机分子模拟技术，利用生物电子等排体原理和前药原理，设计合成具有多结合位点和结构多样性的噻二唑类及噁二唑类拟药化合物库。利用PCR 技术，建立表达APN 的噬菌体展示筛选系统，保持APN的天然微生态环境，保证活性筛选结果的真实可靠，通过快速准确筛选和CoMFA 3D-QSAR，同时采用分子对接和分子动力学方法研究抑制剂与酶的相互作用机制，发现能特异性抑制APN 活性的创新药。

氨肽酶N(APN)通过降解细胞外基质和促进肿瘤新生血管的形成而促进肿瘤细胞的生长和转移，抑制APN 的活性可以对肿瘤的侵袭和转移以及血管生成进行控制。本研究根据APN的三维空间结构解析，采用基于结构的药物设计方法进行了第一轮和第二轮设计，设计合成了结构多样性的噻二唑类及噁二唑类小分子拟药库，采用荧光底物法对拟药库进行了抑酶活性筛选，并对多种癌细胞株进行了抗增殖活性测试，构建了具有较高预测能力的3D-QSAR模型。研究结果显示：部分目标化合物显示了较强的抑酶活性及抗肿瘤细胞增殖活性，可作为ANP抑制剂的先导化合物继续深入研究，具有非常高的研究价值。同时采用分子对接和分子动力学方法研究抑制剂与酶的相互作用机制，结果显示：配体与金属锌离子的螯合对稳定蛋白-配体复合物起关键作用。