复杂FG的确切结构及其取代基对Xase抑制活性的影响

Fucosylated glycosaminoglycan (FG) is a potent intrinsic Xase inhibitor with unusual structure from sea echinoderm. Since selective Xase inhibitor may be a potential type of anticoagulant with low hemorrhage tendency, it is valuable to process further studies on chemistry and pharmacology of complex FGs. However, for 30 years, studies on elucidation of the precise structure of FG and its structure-activity relationship were severely limited for the mixture property of FG, for example sulfation patterns and glycosidic linkage types of side-chain substituents are still unclear. In our earlier researches, we found that FG might have some special structural types, such as disaccharide in its side chain and sulfation of GlcUA. And we also made significant advances on selective depolymerization of glucosidic bond in FG and purification of oligosaccharides with regular well-fined structure. Based on these, we will prepare pure oligosaccharides with different structures from native FG with representative structure types and explore the precise structures by structure analysis of purified oligosaccharides. Additionally, this project is further to study the structure–activity relationships of FGs to clarify the effect of different substitute groups on Xase inhibition activity. All of these aim to discover strong selective Xase inhibitor with simple chemical structure, and to further provide valuable information for new anticoagulant drugs with low hemorrhage tendency and their pharmacology studies.

岩藻糖化糖胺聚糖(FG)是海洋棘皮动物来源的化学结构特殊的强效内源性因子X酶(Xase)抑制剂。选择性Xase抑制剂可能具有低出血倾向的强效抗血栓活性特点，深入的FG化学及药理学研究具有重要的学术及潜在应用价值。30多年来，天然FG因其结构复杂且为多糖混合物，其确切结构(如取代基确切结构类型及连接位置)尚存疑问，构效关系研究严重受限。本课题前期在规则结构FG的纯化寡糖结构片段研究中已取得积极进展，并在复杂FG的探索研究中发现其中可能存在二糖侧链、GlcUA硫酸酯基取代等特殊的结构类型。在此基础上，本课题拟采用糖苷键选择性解聚以及寡糖纯化技术制备获得多种类型的FG的纯化寡糖片段，通过寡糖结构解析阐明天然FG的确切结构特征与类型；通过纯化寡糖构效关系研究阐明不同取代基对其Xase抑制活性的影响，以期发现结构简单的强效选择性Xase抑制剂，为低出血倾向的抗血栓药物研发及其药理研究提供科学依据。

血栓栓塞性疾病是全球范围内人口死亡与致残的首位原因，抗血栓药物的研发具有极为重要的临床意义。选择性内源凝血因子抑制剂的发现，不仅有利于进一步阐明生理性止血与病理性血栓形成的机制差异，而且具有重要的新药研发价值。理论上，选择性强效内源性因子X酶 (Xase)抑制剂具有强效抗血栓活性，而对生理学止血功能影响较小。本项目前期研究发现，岩藻糖化糖胺聚糖 (FG) 是天然来源的结构复杂的聚阴离子多糖类，其具有显著的抑制内源性Xase活性。因此，深入开展FG药物化学及药理作用机制研究，具有重要的科学意义及潜在应用价值。.天然FG因其结构复杂且为多糖混合物，如取代基确切结构类型及连接位置等细致的确切结构尚存疑问，因而严重制约了其抑制Xase活性的构效关系研究。本项目的主要内容是，解析复杂取代基结构的天然 FG 的确切结构，分析取代结构特点对其 Xase 抑制活性的影响。采用糖苷键选择性解聚和寡糖纯化技术获得纯化的寡糖结构片段，通过纯化寡糖的结构解析以阐明天然FG的确切结构；通过系列纯化寡糖的活性比较以研究取代基结构对其 Xase 抑制活性的影响，归纳 FG 类化合物抑制 Xase 活性所需的必须结构特征。.运用本项目建立的FG糖苷键选择性断裂技术，对五种复杂FG进行解聚，纯化制备若干系列寡糖并解析结构，采用“button-up”分析策略，阐明了复杂FG的确切结构，为FG的药物化学和药理学深入研究奠定了坚实基础。对FG原型、解聚产物以及纯化寡糖进行了系统的构效关系研究，揭示了取代基、链长对其抗凝活性的影响，发现了选择性抑制内源性Xase最小寡糖化合物—FG八糖。FG八糖的抗凝抗血栓活性研究显示，作用于内源性Xase可强效抑制下腔深静脉血栓的形成，而对基本不影响正常的止血功能。以FG八糖和九糖为例，阐明了FG寡糖抑制内源性凝血因子VIIIa- IXa-PL复合物Xase的分子作用机制，初步揭示内源性Xase可作为低出血倾向的抗血栓药物研发的新靶标。本项目的知识产权成果已应用于新药创制，其中寡糖的结构研究及药理学研究成果支撑了临床前LFG新药项目的药学及药理学研究。