B-Nor甾体化合物的抗肿瘤机制及药物靶点的研究

Cancer is becoming the biggest health hazard for the world. To have low toxicity and effective anticancer drugs is a hot topic. Base on our preliminary study, various series of B-nor steroidal derivatives were synthesized. The in-vitro anti-tumor activity of the B-nor steroidal compounds with cholesterol is better. Nowdays, although investigations focusing on B-nor steroidal compounds effects on specific cellular pathways have revealed a number of targets in a diverse array of in vitro models, there is still lack of a thorough insight into B-nor steroidal compounds anticancer effects and drug target from a global view. In this project, we will optimize the structure of B-nor steroidal compounds, via metabonomics, proteomic and chemical biology to reasearch the cell apoptosis, the interaction of tumor related genes and DNA, and explore the target of the compounds. The results will illuminate the antitumor mechanism of these compounds, provide a useful method of target identification of these conpounds and afford a valid theoretical basis for further molecular design.

癌症是危害人类健康的重要疾病，如何获得低毒、高效的抗癌药物一直是科学家们研究的热点。在前期研究中，我们合成了不同系列的B-nor甾体化合物，其中，具有胆甾支链结构的B-nor甾体化合物体外抗肿瘤活性效果较好。本项目将对B-nor甾体化合物进行结构优化，采用细胞代谢组学、蛋白组学及化学生物学等方法，研究B-nor-甾体类化合物的细胞周期、细胞凋亡机制、探讨与肿瘤相关基因DNA间的相互作用，利用亲和层析和质谱方法寻找化合物与蛋白质的作用靶点，进一步阐明该类化合物的抗肿瘤作用机制，为确定此类化合物的药物靶标提供新的研究方法，为抗肿瘤甾体化合物的分子设计提供理论依据。

甾体类化合物是一类广泛存在于自然界中的天然化学成分，基于甾体结构的改造设计获得低毒、高效的抗肿瘤药物是药物学家们研究的方向。在前期研究中，我们合成了不同系列的B-nor甾体化合物，其中，具有胆甾支链结构的B-nor甾体化合物体外抗肿瘤活性效果较好。本项目以B-nor胆甾甾体化合物为先导，开展了以下几个方面的工作：.1. 设计合成胆甾B-nor甾体杂环化合物，对其进行体外抗肿瘤活性筛选，发现B降胆甾苯并咪唑化合物能够有效的抑制4种人性腺肿瘤细胞的增殖，其中对SKOV 3细胞有良好抑制迁移作用；从中挑选了活性良好的3种B-Nor胆甾苯并咪唑化合物，采用Annexin V-PI双染法细胞周期、线粒体膜电位等方法测定化合物诱导细胞凋亡情况，结果表明，这类化合物可以诱导SKOV 3细胞凋亡，阻滞其生长S期，并引发线粒体膜电位崩溃。此外，我们将化合物作用于肿瘤细胞，并利用UHPLC-QE-MS非靶标代谢组学的方法，筛选其作用后的差异代谢物，其中，化合物1通过干扰SKOV 3细胞氨基酸代谢、蛋白质合成，减缓能量代谢，从而抑制其肿瘤细胞的增殖和信号转导、抑制侵袭和转移、诱导细胞凋亡发挥抗肿瘤作用。化合物2作用于SKOV 3细胞后，主要发生改变的代谢通路是甘油磷脂代谢，说明化合物2主要是通过干扰SKOV 3细胞的细胞膜结构或功能抑制其增殖。.2. 选取3个具有不同结构特征的胆甾-B-nor苯并咪唑化合物，采用紫外、荧光、圆二色谱法等多种谱学方法，研究了他们与ct-DNA间的相互作用机制，发现这类化合物主要是通过部分插入方式与ct-DNA发生相互作用。.3. 合成了一系列3-生物素取代的B-Nor胆甾苯并咪唑化合物，并探讨了此类化合物的合成方法，在体外抗肿瘤活性筛选中，以活性较好的化合物7d进一步进行深入研究。结果表明，化合物作用后的SKOV-3细胞增殖被阻滞于S周期，在线粒体上通过下调Bcl-2蛋白相对水平，促使Bax蛋白上调，上调了caspase-9凋亡启动因子，促使下游caspase-3凋亡执行因子上调，进而诱导SKOV-3细胞凋亡，该化合物作用于SKOV-3细胞后，通过抑制氨基酰tRNA的生物合成，从而抑制了氨基酸转运到核糖体合成蛋白质。