二聚咔吧唑生物碱合成及其对组织蛋白酶K抑制活性的研究

组织蛋白酶K（Cat K）是在破骨细胞高表达的蛋白酶,是骨基质发生正常骨吸收的关键所在。在骨吸收作用中，Cat K是必要条件，作为治疗骨质疏松症的重要分子靶标，已成为临床抗骨吸收创新药物的重要研究方向。近年来对其结构与功能的研究, 及以该酶为靶点的抗骨质疏松新药筛选研究已成为一个热点。申请者前期研究发现：从细叶九里香分离得到的咔吧唑生物碱，只有二聚体形式才具有显著的组织蛋白酶抑制活性，而以单体形式存在的咔吧唑生物碱则无活性。按化学结构分类，二聚咔吧唑生物碱同已报道的Cat K抑制剂具有完全不同的结构类型。其作用机制以及与组织蛋白酶K的结合位点均是未知的。.本项目拟设计合成二聚咔吧唑及其衍生物，并系统研究二聚咔吧唑生物碱对组织蛋白酶的抑制活性，总结其构效关系，探讨其作用机理，为发现具有抑制组织蛋白酶活性的新型分子及其化学结构规律，开发新类型抗骨质疏松药物作基础性研究工作。

组织蛋白酶K（Cat K）是在破骨细胞高表达的蛋白酶，是骨基质发生正常骨吸收的关键所在。在骨吸收作用中，Cat K是必要条件，作为治疗骨质疏松症的重要分子靶标已成为临床抗骨吸收创新药物的重要研究方向。近年来对其结构与功能的研究, 及以该酶为靶点的抗骨质疏松新药筛选研究已成为一个热点。我们前期研究发现：从细叶九里香分离得到的咔吧唑生物碱，只有二聚体形式才具有显著的组织蛋白酶抑制活性，而以单体形式存在的咔吧唑生物碱则无活性。按化学结构分类，二聚咔吧唑生物碱同已报道的Cat K抑制剂具有完全不同的结构类型。本项目拟设计合成二聚咔吧唑及其衍生物，并系统研究二聚咔吧唑生物碱对组织蛋白酶的抑制活性，总结其构效关系，探讨其作用机理，为发现具有抑制组织蛋白酶活性的新型分子及其化学结构规律，开发新类型抗骨质疏松药物作基础性研究工作。.项目执行过程中，我们建立和完善了单体咔唑类生物碱的合成方法，共合成得到69个单体咔唑类生物碱。在前期固相合成的基上建立和完善了液相合成二聚咔唑类生物碱的方法，并应用此方法合成了不易二聚的非羟基取代二聚咔唑类生物碱，共合成得到19个二聚咔唑类生物碱。运用Cat K抑制剂的体外活性筛选模型，对单体咔唑类生物碱及二聚咔唑类生物碱样品进行了体外活性筛选工作，发现了五个具有抑制活性的化合物，活性最好的样品其IC50为1.68 uM。对所合成的二聚咔唑生物碱及单体咔唑生物碱对Cat K抑制作用的构效关系研究表明，目前研究发现具有抑制Cat K活性的化合物均是含有吡喃环结构特征的二聚咔唑，且当C7位羟基消失后，抑制活性也减弱。Cat K筛选模型的建立和筛选以及其抑制剂的发现为我们下一步的设计和合成研究奠定了基础。在项目研究的过程中我们扩展了研究的内容，与北卡罗来纳大学教堂山分校药学院的合作，对咔唑生物碱进行了抗癌及抗HIV活性研究，目前发现了三个具有较好抗HIV活性咔唑生物碱分子。新结构类型咔唑生物碱对Cat K和HIV抑制活性的发现，扩展了我们对咔唑生物碱结构和生理功能的进一步认知，为咔唑生物碱抗骨质疏松和抗HIV活性的进一步研究提供了科学依据，对后续研究工作的开展提供了积极启示作用。