抗肿瘤新靶点乙二醛酶Ⅰ抑制剂的设计与合成及活性研究

Recently, the inhibitors of human Glyoxalase I (GlxI), a new antitumor target enzyme, have attracted attention since they have showed the great promise overcoming the resistance and low-selectivity of antineoplastic drugs. The problems of low binding affinity, poor bioavailability and metabolic instability have plagued the area of glyoxalase I inhibition for forty years. We have developed the strongest competitive inhibitor, a glutathione derivative of acetylenyl benzene, 21, Ki=1nM. Incorporation of the nitrogen into the aromatic ring of compound 21 to form the acceptor of Michael addition will be designed, and it may work as a novel irreversible inhibitor with improving the affinity greatly. In addition, various substituting groups with diverse sizes and numbers on the different sites of the aromatic ring will be studied in this project to optimize the structures of GlxI inhibitors to improve the affinity and metabolic stability. And the inhibition mechanism, pharmacodynamics, in vitro and in vivo efficacy of inhibitors will also be studied in order to develop several promising compounds.

抗肿瘤新靶点乙二醛酶I (human glyoxalase I, GlxI) 抑制剂在选择性和耐药性方面具有突出的优势而备受关注，如何解决亲和性难以提高、代谢稳定性差等问题一直是该领域亟待解决的难点。本课题组已开发出GlxI领域目前最强的竞争性抑制剂，即炔基苯类谷胱甘肽衍生物21,其Ki=1nM。我们拟在此结构基础上通过苯环上引入氮原子等极微的结构改动，使其成为不可逆抑制剂，以解决亲和性差的问题，这种新的不可逆抑制剂设计思路，有望降低亲核加成反应活性，对设计其他靶点不可逆抑制剂亦有普遍的参考意义。另外，通过改变苯环上取代基的位置、数目与大小，进一步对竞争性抑制剂进行结构优化以提高亲和性和代谢稳定性。对此两类抑制剂进行抑制机理、体内外药效学、药代与初步毒性等研究，以期得到1-2个有成药前景的化合物。

抗肿瘤新靶点乙二醛酶I (human glyoxalase I, GlxI) 抑制剂在选择性和耐药性方面具有突出的优势而备受关注，如何解决亲和性难以提高、代谢稳定性差等问题一直是该领域亟待解决的难点。本课题组已开发出GlxI 领域目前最强的竞争性抑制剂，即炔基苯类谷胱甘肽衍生物21,其Ki=1nM。我们拟在此结构基础上通过苯环上引入氮原子等极微的结构改动，使其成为不可逆抑制剂，以解决亲和性差的问题，这种新的不可逆抑制剂设计思路，有望降低亲核加成反应活性，对设计其他靶点不可逆抑制剂亦有普遍的参考意义。另外，通过改变苯环上取代基的位置、数目与大小，进一步对竞争性抑制剂进行结构优化以提高亲和性和代谢稳定性。. 设计、合成了多种新型乙二醛酶I 抑制剂，并进行了生物活性评价，发现了若干具有显著活性的乙二醛酶I 抑制剂。进一步的实验结果表明，苯环间位乙炔基取代的GSH 类化合物10为迄今为止最强的单倍体竞争性抑制剂，抑制常数Ki = 1 nM，较文献报道的提高了近10 倍。通过比较mGlxI-化合物10与hGlxI-IHG的 X-ray共晶结构图，我们发现化合物10的苯乙炔片段较IHG的碘苯片段偏转30度更有利于契合在酶活性位置的疏水口袋中。. 不可逆抑制剂方面也取得了较大的进展。我们设计、合成了结构新颖的谷胱甘肽类乙二醛酶I不可逆抑制剂（化合物名为：2APHG）。实验表明，2APHG的IC50达到了50 nM。在此基础上，我们对2APHG进行了结构优化得到了化合物NS，其IC50值为10 nM，较文献提高了1万倍。.. 受鼓舞于乙二醛酶是同型二聚体的启发，一个重要的策略是将结合在两个活性位点的两个抑制剂交联起来。因每个部位的结合都将对整个自由能做出贡献，所以可大大地提高亲和力。基于此，我们采用新的交联剂和连接方式，即以乙二醇来连接，合成了polyBHG2-62 和polyBHG2-54 乙二醛酶I双倍体抑制剂。其中，polyBHG2-54的Ki为0.3 nM，是迄今最强的乙二醛酶I双倍体竞争性抑制剂。研究表明，polyBHG2-54在药物的溶解度和生物利用度方面都有所提高。