具有Hsp90-Cdc37抑制活性的雷公藤红素衍生物的设计合成研究文献综述

 2022-12-29 14:44:33

开题报告内容：

一、课题背景

雷公藤红素 (Tripterine) 是从卫茅科雷公藤属植物雷公藤中分离提纯得到的五环三萜醌类化合物, 具有抗肿瘤、抗炎、抗生育、抗菌、免疫抑制、止痛等多种药理活性。例如在抗炎作用上，雷公藤红素能抑制脂多糖 (LPS) 诱导beta;淀粉样物生成, 抑制阿尔茨海默病的特异性病理改变-神经系统淀粉样变。Zhao等报道雷公藤红素能体外上调热休克蛋白-70 (HSP-70) 、Bcl-2表达下调、NF-kappa;B、环氧合酶-2 (COX-2) 、糖原合成酶激酶3beta; (GSK-3beta;) 表达, 抑制氧化应激反应, 从而抑制LPS诱导细胞死亡和beta;淀粉样物的生成。

例如在抗肿瘤作用上，具有细胞毒性、促调亡作用、抑制肿瘤血管生成、放疗增敏作用，它能通过激活多条信号通路而诱导癌细胞凋亡, 如下调胃癌细胞微小RNA-21 (miR-21) 表达, 从而抑制PI3K/AKT-NF-kappa;B信号通路介导的促细胞增殖作用, 诱导胃癌细胞凋亡；也能抑制线粒体呼吸链复合物I (MRCI) , 导致活性氧 (ROS) 大量积聚于癌细胞内。ROS能诱导核酸、蛋白及脂质氧化损伤, ROS聚积能释放线粒体内细胞色素而诱导细胞凋亡。

此前多项研究表明，雷公藤红素通过与Cdc37结合来破坏Hsp90-Cdc37复合物，并与Cdc37上的半胱氨酸残基进行共轭加成。因此，雷公藤红素既可以用作分子探针来研究Hsp90-Cdc37相互作用，也可以用作模板分子来寻找破坏Hsp90-Cdc37相互作用的新的小分子，也为治疗癌症提供了新的策略。

  1. 要解决的问题

虽然此前报道了雷公藤红素的一些结构修饰的衍生物，并且其中一些衍生物有改良的生物活性。然而，靶向于Hsp90-Cdc37相互作用的雷公藤红素衍生物没有阐明广泛的结构-活性关系。此外，雷公藤红素具有较差的药物性质，如水溶性和渗透性低，阻碍了其进一步应用。所以本课题计并合成了一系列酯和酰胺衍生物，通过雷公藤红素C-29羧基上的烷基碘进行酯化反应，得到衍生物CEL01-CEL05，通过雷公藤红素和各种胺BOP介导的缩合反应得到酰胺衍生物CEL06-CEL23，通过相关检测手段评估其抗增殖活性和抗肿瘤活性测试，最后总结构效关系，并为进一步研究Hsp90-Cdc37的相互作用做铺垫。

另外雷公藤红素衍生物有效抗增殖活性的作用机制与对Hsp90受体蛋白的影响及作用机制仍尚不明确，实验中所需要的HTRF技术、HPLC、TLC等仍需要进一步确定过程中所需要的各种试剂的参数，这都是在实际实验中需要通过设计不同种实验方案才能最终确定的。

  1. 可行性分析

几十篇文献对雷公藤红素以及Hsp90蛋白及其伴侣蛋白等的研究提供了理论支撑，雷公藤红素的活性等研究也已有很多课题支撑，通过多项研究例如HSQC核磁共振方法的研究、免疫沉淀研究等，我们了解到Hsp90蛋白及其伴侣蛋白在癌细胞株发展、存活中的作用，以及雷公藤红素对阻断Hsp90-Cdc37复合物的相关作用机制，我们依据雷公藤红素的三个结构单元分析，进而对C-29上的羧基进行设计合成修饰得到一系列酯和酰胺衍生物，进而就可以继续进一步的抗增殖活性和抗肿瘤活性测试，最后进行总结。且本课题研究理论假设合理，目标内容清晰，实施的可操作性较强，阶段实施过程与目标都很明确，完成课题的可行性有充分保障，课题组的软硬件设施也过硬，也具有充分的时间和充足的资金进行毕业设计的开展；同时指导老师有丰富的教育理论知识和教学经验，具有很强的科研能力，相信在综上优越条件下我能够完成既定课题。

  1. 研究方法和内容

Hsp90-Cdc37复合物的界面包含一个大的疏水核心，Cdc37上的疏水残基Leu205对相互作用很重要。Sreeramulu和他的同事证明，雷公藤红素通过与Cdc37上的一个半胱氨酸残基共价结合，破坏了Hsp90-Cdc37复合物。

  1. 为了预测雷公藤红素和Cdc37的结合模式，进行对接分析，基于得到的结果和对接分析，总结雷公藤红素和Cdc37的结合模式，分析雷公藤红素自身结构特征以及导致其理化性质较差的原因。
  2. 为了改善C-29羧基的理化性质，并探索其构效关系，我们设计并合成了一系列酯和酰胺衍生物：修饰雷公藤红素与羧基上的烷基碘进行酯化反应，得到衍生物CEL01-CEL05，通过雷公藤红素和各种胺BOP介导的缩合反应得到酰胺衍生物CEL06-CEL23。
  3. 基于HTRF方法研究各衍生物在50mu;M时的抑制率，并筛选出具有更强的Hsp90-Cdc37相互作用抑制活性的衍生物来确定IC50值并判断衍生物的活性，总结羧基极性取代以及非极性取代的优劣势，以及E环上羧基的靶向。
  4. 基于四唑氮的MTT法研究各衍生物针对人乳腺癌MCF-7细胞株、人胰腺Panc-1细胞株和人肺癌A549细胞株的抗增殖活性，通过测定线粒体脱氢酶活性来评价细胞的生存力，总结并反映了以IC50值表示的抗增殖活性，判断极性非极性基团的引入，对活性造成的影响。
  5. 选出最优衍生物研究对Hsp90受体蛋白的影响及作用机制：用不同浓度的CEL20处理胰腺-1细胞，并分析对细胞标志物(Hsp70、Hsp90、Akt、Cdk4)的影响，最后对机制进行验证总结。
  6. 采用流式细胞仪分析最优衍生物对细胞周期进程的影响，根据FSC以及SCC检测细胞状态，研究雷公藤红素衍生物有效抗增殖活性的作用机制。
  7. 工作计划

2月28日—3月20日：完成文献查阅、开题报告等前期工作。

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