新型非ATP竞争性JNK2抑制剂的设计、合成及抗糖尿病肾病药理学活性研究

Diabetic nephropathy (DN) is the most commonly complication of diabetes mellitus (DM) and many patients die from DN. A number of studies have shown that the signaling pathway induced by c-Jun N-terminal kinase (JNK) plays a significant role in the development and progression of DN, while the JNK inhibitor can markedly block one step of above signals thereby relieve the DN. However, the inhibition mechanism of current JNK inhibitors belongs to ATP competitive inhibitors. Most inhibitors lack kinase (isoforms) selectivity, and give rise to a variety of side and toxic effects. Recently, we develop a novel curcumin analog, C66, which was found to reverse hyperglycemia induced inflammation and effectively relieve DN by inhibition of JNK2 in non-ATP competitive mechanism. In our project, based on this finding and the amino acid sequence inside of ATP-binding pocket of JNK2, we plan to use the two major types of drug design, rational drug design and structure-based drug design, to design and synthesize a series of C66 analogs as novel JNK2 inhibitors. Meanwhile, several inhibitors will be chosen to test the inhibition and selectivity between JNK1/2 isoforms and other receptor tyrosine kinases, investigating the pharmacological mechanism of inflammatory reaction induced by high glucose and DN in vitro and in vivo, confirming the ligand binding mode and the sites of the JNK2 protein through the crystallization of protein-ligand complexes. This project will provide new sites of action and selective and efficient inhibitors targeting JNK in DN.

糖尿病肾病 (DN) 晚期可诱发严重肾功能衰竭，是糖尿病患者的主要致死原因。已有研究表明，c-Jun氨基末端激酶（JNK）介导的炎症信号通路在DN的发展中起着关键作用，其抑制剂可有效缓解DN。然而，目前的JNK抑制剂均为ATP竞争性抑制剂，存在（亚型）激酶选择性差、毒副作用大等缺陷。我们前期发现新姜黄素类似物C66，可通过非ATP竞争性的方式选择性抑制JNK2，从而逆转高糖诱导的炎症并有效缓解DN。本课题中，我们将以JNK2为靶标，利用经典药物设计原理并结合基于靶点蛋白的药物设计方法，设计并合成一系列以C66为先导的新型非ATP竞争性JNK2抑制剂。测试该类抑制剂的激酶抑制和选择性，在多种细胞和动物水平阐明它们对高糖诱导的炎症反应和DN的药理药效作用机制，并通过蛋白-药物共结晶确证活性化合物与JNK2 的结合模式和位点，为以JNK为靶标的抗DN药物研究提供新的作用位点和新型选择型抑制剂。

糖尿病肾病 (DN) 晚期可诱发严重肾功能衰竭，是糖尿病患者的主要致死原因。已有研究.表明，c-Jun氨基末端激酶（JNK）介导的炎症信号通路在DN的发展中起着关键作用，其抑制剂可有效缓解DN。然而，目前的JNK抑制剂存在（亚型）激酶选择性差、毒副作用大等缺陷。我们前期发现姜黄素类似物C66，可选择性抑制JNK2从而逆转高糖诱导的炎症并有效缓解DN。本课题中，我们设计并合成了两个系列共计60个新型C66结构类似物。通过体外ELISA筛选实验得到4b2、4b3、4b8、5a27和5a28共计五个抗炎活性好、且结构稳定的候选化合物。进一步的激酶筛选实验表明化合物4b2可以选择性、非ATP竞争性抑制JNK2激酶。此外，4b2能有效降低高糖诱导的大鼠新生心肌细胞和H9c2细胞中IL-12、IL-6和IL-1β等多种炎症因子mRNA的表达，并呈现剂量依赖性。同时4b2也可以有效降低上述细胞中p-JNK蛋白的表达。动物实验中，4b2明显缓解高糖诱导的糖尿病小鼠的炎症反应，进而缓解糖尿病性心肌病和肾病。此外，在本基金的资助下，我们还发现天然药物山奈酚可以有效抑制高糖引起的肾上皮细胞TRAF6蛋白水平表达增加，并且能抑制高糖引起的TRAF6 mRNA水平增加，动物实验结果表明山柰酚可以明显防治糖尿病持续性高血糖引起的肾细胞纤维化和凋亡。本课题的系列研究为JNK抑制剂的构效关系研究增加了新的内容，为糖尿病心肌病和肾病靶向治疗研究提供了新的先导化合物。