高活性的、ROCK2/1亚型选择性的ROCK2抑制剂的设计与合成研究

ROCK has been regarded as one of the essential targets in drug discovery, which is comprised of two isoform ROCK1 and ROCK2. Although ROCK1 and ROCK2 are highly homology, accumulated studies indicated that ROCK2 and ROCK1 had distinct different functions, the development of isoform-selective ROCK inhibitors will pave new roads for the treatment of various diseases. In this grant application, many methods for drug design including molecular docking、molecular dynamic simulations , and 3D-QSAR will be used to obtain the information for molecule design, and the modification will be focused on the hinger region, middle aromatic ring, linker group and hydrophobic region of lead compound SR3677, which was developed by the Scripps research institute. Then the information from molecular modeling will be verified by organic synthesis and biological evaluation and guide further molecule design. This workflow will be repeated until highly potent and ROCK2/1 isoform selective ROCK2 inhibitors are designed. This work will theoretically illustrate the reason for isoform-selectivity, reveal the relationships between structure and ROCK2 activity and ROCK2/1 isoform selectivity, and develop a series of highly potent and isoform-selective ROCK2 inhibitors with independent intellectual property right for fundamental research and application of ROCK.

ROCK已成为新药研发的重要靶标之一, 有ROCK2和ROCK1两个亚型蛋白。虽高度同源性，但大量研究表明ROCK2和ROCK1有着显著的不同功效，发展亚型选择性的ROCK抑制剂将为大量疾病的治疗开辟新的道路。本申请拟综合分子对接、分子动力学模拟和3D-QSAR等多种药物设计方法获得分子设计信息，在Scripps研究所发展的先导化合物SR3677的底部铰链区、中间芳环区、连接区和疏水作用区进行结构修饰；然后通过有机合成和活性评价验证模型的准确性和指导进一步的分子设计；几轮循环直至设计出具有优良ROCK2/1亚型选择性的、高活性的ROCK2小分子抑制剂。本研究能从理论上阐明亚型选择性产生的原因、揭示抑制剂结构与ROCK2活性和ROCK2/1亚型选择性之间的关系，还能为ROCK基础研究和应用开发提供具有自主知识产权的高活性的和优良ROCK2/1亚型选择性的ROCK2抑制剂。

大量研究表明发展ROCK2/1亚型选择性ROCK2抑制剂将为大量疾病的治疗提供新的方案。项目主要研究内容有三大部分：.（a）计算机研究方面：通过对已有苯并噻唑类ROCK化合物进行分子对接、动力学模拟、自由能计算和自由能分解研究，新设计了约50个苯并噻唑类高活性ROCK抑制剂；同样，对近50个色满类抑制剂（其中7个具有10倍以上亚型选择性）进行分子对接、动力学模拟、自由能计算和自由能分解研究，从分子水平解释了ROCK2/1亚型选择性产生的原因。.（b）有机合成方面：完成了可口服的、抑制活性好的、高亚型选择性的ROCK2抑制剂SLx-2119的合成；完成了光学纯砌块苯并四氢吡喃羧酸克级制备；约合成了50个苯并噻唑类高活性ROCK抑制剂的合成；约合成了50个色满类高活性的、ROCK2/ROCK1亚型选择性ROCK2抑制剂。.（c）生物学评价方面：建立了ROCK2和ROCK1酶活性测试模型；完成了约50个苯并噻唑类高活性ROCK抑制剂的ROCK2和ROCK1酶抑制活性的测试；完成了约50个色满类高活性的、ROCK2/ROCK1亚型选择性ROCK2抑制剂的酶抑制活性测试。. 总之，以ROCK2抑制剂SR3677作为先导化合物，通过对化合物SR3677的底部铰链区、侧链区和疏水作用区进行结构修饰，设计并合成出了具有优良ROCK2/1亚型选择性的，高活性的吡啶-酰胺-苯并四氢吡喃基的ROCK2小分子抑制剂。所合成的化合物为ROCK抑制剂的基础研究和应用提供了候选化合物，同时我们利用分子对接和分子动力学研究了抑制剂活性和ROCK2/1亚型选择性产生的原因，揭示了结构-活性和结构-亚型选择性之间的关系。这些研究结果为ROCK2亚型选择性抑制剂的设计合成提供了良好的思路。.