多导向快速筛选微生物来源的抑制肿瘤多药耐药性的大环内酯类化合物及构效关系的研究

Recently, ERK1 has been found to play an important role in the multidrug resistance of human tumor activity. Moreover, it is proven that macrocyclic lactone compounds from microbial metabolites have the ability to resist human tumor activity. In our previous study, extracts and compounds from three microbial metabolites were found to have significant anti-tumor activity, besides, macrocyclic lactone are found to be potential ERK1 inhibitor by docking and cell apoptosis assay. We infer that the multidrug resistance of human tumor activity may be caused by the inhibitor of ERK1 inhibitor. Based on docking theory, we plan to find the types of macrocyclic lactone compounds by the ligand fishing techniques and bioassay-guided methods (multi-guided isolation). Using docking technology to screen these isolated compounds to find potential ERK1 inhibitor. Furthermore, the ERK1 inhibitor activity and multidrug resistance of human tumor activity of these compounds, in order to discover the structure-activity relationship of these compounds. In addition, the mechanism and the binding sites of the ERK1 inhibitor will be discussed, which will make contribution to the screening of the leading compounds which can be further investigated regarding the pathways and the mechanisms of the multidrug resistance of human tumor activity.

肿瘤细胞耐药性与细胞内ERK1靶点的激活存在密切关系。已有相关临床报导大环内酯类抗生素具有抑制肿瘤多药耐药性的特点。本课题组前期研究发现筛选的3株具有抗肿瘤活性菌株的次级代谢产物萃取物和其中的大环内酯类化合物，有显著的抗肿瘤活性,并通过“分子对接”和细胞凋亡实验证明了其中的大环内酯类化合物是潜在的ERK1抑制剂。为了更快速的获得大量新的大环内酯类ERK1抑制剂，本课题组拟应用“配体垂钓”为前期技术指导，采用“活性追踪”和“分子对接”的协同作用，多重导向分离微生物代谢产物中的大环内酯类化合物。结合计算机辅助药物设计筛选出与ERK1受体结合能力较高的潜在抑制剂后，进一步测试这些化合物的ERK1受体抑制活性和抗肿瘤多药耐药活性，优选出结构新颖的具有良好活性的先导化合物，并为进一步研究ERK1抑制剂在抑制肿瘤多药耐药中的作用机制和通路提供思路。

本课题应用多重导向分离的方法，从微生物菌株代谢产物中，共得到96个化合物，包括29个大环内酯类化合物、21个蒽醌及香豆素类化合物、4个多肽类化合物，10个萜类化合物、6个生物碱类化合物和26个其他类化合物，其中新化合物20个。对分离得到的抗肿瘤活性较好的大环内酯类化合物，进一步结合计算机辅助药物设计，筛选出与ERK受体结合能力较好的6个潜在的ERK抑制剂，并进行了A549人肺癌细胞紫杉醇耐药株筛选，化合物4、6、7、16、18和19为优选出的抑制肿瘤多药耐药的苗头大环内酯类化合物。此外，我们对抗肿瘤活性突出且量较大的化合物54进行了更深入的机制研究，结果表明，化合物54处理MDA-MB-231细胞24 h后，细胞凋亡阳性率、DNA损伤阳性率显著上升；其亦可引起G2/M期阻滞、ERK蛋白磷酸化水平降低，为进一步研究ERK抑制剂的作用机制和通路提供了基础。同时，我们对分离到的部分大环内酯类化合物也进行了抗人类致病菌活性的筛选，对活性好的化合物进行了FtsZ虚拟筛选，对得分较高的化合物进行了体外抑菌电镜菌体观察，结果表明化合物1很可能是通过与FtsZ蛋白结合导致细菌分裂受阻，最终细菌死亡。本研究也为微生物来源的大环内酯类化合物作为FtsZ抑制剂的开发和利用提供了理论基础。