基于杯芳烃平台的新型HIV整合酶抑制剂的设计、合成及构效关系研究

由于HIV病毒对现有药物的抗药性以及现有疗法对正常细胞的毒害性，使得整合酶成为继逆转录酶和蛋白酶之后抗HIV药物的一个非常重要的新靶点。因哺乳动物体内不存在该酶的功能类似物，所以整合酶抑制剂选择性抑制HIV整合酶，具有高效、低毒的特点，是抗HIV药物研究的重要方向之一。以杯芳烃平台设计的含有水溶性官能团的化合物具有良好的水溶性、较低的细胞毒性以及较好的抗病毒活性等特点愈来愈引起研究者的兴趣。本课题基于前期工作结果以及最新文献报道的基础上，以杯[4]芳烃作为先导化合物的设计平台，设计开发四类新型具有抗HIV整合酶活性的杯[4]芳烃衍生物，并对所合成的化合物进行合成方法、物化性能、生物活性及定量构效关系进行研究。通过对目标化合物的结构设计和优化，提高药理活性筛选效率，为寻找高抑制活性的HIV整合酶先导化合物奠定坚实的基础。

HIV-1在体内复制过程中，整合酶（IN）起到了关键性的作用，且人体内并没有发现相同功能的酶类似物存在，以IN为靶标的药物将不会损坏正常的细胞，因此其已成为研究高效、低毒的抗艾滋病药物的一个理想靶标。在国家自然科学基金青年基金的资助下，我们发展了新型杯[4]芳烃衍生物的化学合成方法，制备出了一系列杯[4]芳烃-1,3-二酮衍生物，结合活性测试结果和利用分子模拟对接方法系统研究了该类型化合物的构效关系。所取得的主要研究成果：(1) 以杯[4]芳烃为药物设计平台，在强碱和杯[4]芳烃下缘酚羟基未经保护的条件下，利用Claisen缩合反应首次在其下缘成功构建1,3-二酮药效团结构片段，合成得到一系列杯[4]芳烃-1,3-二酮和杯[4]芳烃-1,2,3-三氮唑-1,3-二酮衍生物。目标化合物的结构得到1H NMR、13C NMR、ESI-MS以及X-射线单晶衍射确证。（2）采用高通量酶联免疫吸附测定法对目标化合物的抗HIV IN链转移活性进行了评价。活性测试结果表明，杯[4]芳烃-1,3-二酮衍生物对IN链转移反应具有较好的抑制活性，IC50值最高达到5.9 μmol/L。（3）利用分子动力学模拟方法，运用Autodock 4.2 和 DS 3.1对IN蛋白与设计的IN抑制剂间进行多构象分子对接，首次揭示了该类化合物与病毒蛋白的作用模式。分子对接结果显示杯[4]芳烃大环骨架能够进入IN 催化核心区域的疏水口袋，而1,3-二酮药效团结构片段可以和二价金属离子发生部分螯合作用，目标化合物与病毒蛋白间存在较强的相互作用。与二酮酸类整合酶抑制剂相比，杯[4]芳烃-1,3-二酮衍生物和病毒蛋白的作用机制具有显著的差别。以上研究结果为进一步结构优化提供了重要参考。迄今为止，已在国内外核心期刊和国际学术会议上发表署名国家自然科学基金项目资助的研究论文15篇，申请国家发明专利2项，在国内外学术会议上作墙报展示共5人次；已培养博、硕士研究生4名，2名项目团队人员晋升高一级职称。