新型α1A-AR亚型选择性别构调节剂的设计及作用机制研究

α1A-AR are potential drug targets for treat benign prostatic hyperplasia, seizures and neurodegenerative diseases. Current drugs used in clinic have severe sides effects due to the lack of α1A-AR subtype selectivity or loss of physiological patterns of neurotransmitter signaling. Having higher subtype selectivity and maintaining physiological patterns are main advantages of allosteric modulators. Therefore, we propose that the development of α1A-AR selective allosteric modulators would be ideal treatments for the obove diseases. We have previously found two novel α1A-AR negative allosteric modulators (4-aminoquinoline and C9), and S83 is the allosteric binding site. But these two compounds also have allosteric effects on α1B-AR. This project is supposed to apply computer aided drug design and molecular pharmacology techniques to further identify α1A-AR and α1B-AR other allosteric binding sites by using 4-aminoquinoline and C9 as a molecule tool. α1A-AR selective allosteric modulators will then be designed based on the allosteric sites and the allosteric effects will be tested in vitro and in vivo. Structure activity relationship studies will be applied afterwards to obtain α1A-AR selective positive or negative allosteric modulators. This project will provide crucial drug targets and lead compounds for the development of new drugs to treat benign prostatic hyperplasia, central nervous diseases. Furthermore, α1A-AR selective allosteric modulators can be used as a new tool to investigate α1A-AR novel functions.

α1A-AR是治疗前列腺增生、癫痫和神经退行性疾病潜在药物靶点。而临床药物因对α1A-AR选择性低或丢失受体递质生理信号模式，呈现严重不良反应。选择性强和维持受体递质生理信号模式是别构调节剂主要优点。因此，α1A-AR选择性别构调节剂可能是治疗上述疾病理想方法。我们前期发现两种新型α1A-AR别构调节剂（4-氨基喹啉及C9），S83为别构调节位点。但这两种化合物对α1B-AR也有别构调节作用。本项目拟整合计算机辅助药物设计和分子药理学技术，以4-氨基喹啉和C9为工具进一步鉴定α1A-AR和α1B-AR其他别构调节位点；然后以此为靶点通过虚拟筛选获得α1A-AR选择性别构调节化合物，并在体内外检测其效应及机制；最后通过构效关系研究，获得α1A-AR选择性正向或负向别构调节剂。本研究将为研发治疗前列腺增生和上述中枢神经系统疾病提供重要靶点和基础，并为研究α1A-AR新功能提供新小分子工具。

α2A-肾上腺素受体（adrenergic receptor, AR）是治疗阿尔茨海默病潜在药物靶点。目前，临床上α2-AR药物对α2A-AR亚型选择性较低，因此具有较大副作用，严重限制了这些药物的临床应用。别构调节剂最主要的优点是选择性强、副作用小。因此，α2A-AR选择性别构调节剂可能是治疗阿尔茨海默病的理想方法之一。然而，迄今只有阿米洛利类化合物对α2A-AR具有变构调节作用，但具体作用效应及α2A-AR变构位点尚未见报道。我们前期结果初步显示，4-氨基喹啉类化合物C10可对α2A-AR 具有别构调节效应。本项目中我们研究发现：（1）C10对α2A-AR具有高亲和力和选择性，可同等程度降低[3H]-RX821002与α2A-，α2B-和α2C-AR的解离速率；（2）五种阿米洛利类化合物中，HMA对α2A-AR具有最高亲和力和选择性，30μM HMA可增加[3H]-RX821002从α2A-AR上的解离速度，降低[3H]-RX821002与α2A-AR的结合速率，在100μM时，HMA也增加[3H]-RX821002从α2C-AR上的解离速度，表明HMA对α2A-AR和α2C-AR均具有别构调节作用；（3）阿米洛利类化合物不同程度降低去甲肾上腺素、溴莫尼定和酚妥拉明与α2A-AR的亲和力，具有探针依赖性。同时，HMA 也降低去甲肾上腺素、溴莫尼定和酚妥拉明与α2C-AR的亲和力，说明HMA对α2A-AR和α2C-AR均有负向别构调节作用；（4）分子对接和分子动力学结果提示α2A-AR的潜在别构调节位点包括N93、E94、W99、K174、R187和I190，α2C-AR 的潜在别构调节位点包括E201、D131、L204、D206和F423；（5）F205A降低C10与α2A-AR亲和力， E189A和F412A降低HMA与α2A-AR的亲和力，说明F205、E189和F412可能是C10或HMA与α2A-AR相互作用位点。此外，E201突变后，HMA对α2C-AR的别构调节效应消失，说明E201是α2C-AR的别构调节位点；（6）HMA增加去甲肾上腺素对COS-7细胞内NO释放的抑制作用。总之，我们发现HMA为α2A-AR和α2C-AR的负向别构调节剂，E201为α2C-AR的别构调节位点，为研发新型α2A-AR和α2C-AR选择性别构调节剂奠定了结构基础。