蛋白酪氨酸磷酸酶SHP-2抑制劑的設(shè)計(jì)、合成及其活性和分子動力學(xué)的研究.pdf

1、目的：2012年，全世界有35萬個新的白血病病患，并造成近27萬人死亡。當(dāng)前，最佳的醫(yī)治方案是骨髓移植，但人類白細(xì)胞抗原匹配程度很低，達(dá)不到臨床治療的需求，分子靶向治療已顯示出巨大的潛力。近年來有研究發(fā)現(xiàn)蛋白酪氨酸磷酸酶SHP-2是一個理想的抗腫瘤靶點(diǎn)，它與腫瘤細(xì)胞發(fā)生發(fā)展和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有密切的聯(lián)系。SHP-2屬于蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP)家族成員之一，而PTP家族成員功能各異，大多數(shù) PTP的活性部位高度保守，因此要獲得無副作用且僅針對S

2、HP2的選擇性抑制劑十分困難。本課題的研究目的是對SHP-2及其高度同源的PTP1B和TCPTP構(gòu)建三維藥效團(tuán)模型，基于已構(gòu)建的理論作用模式，以＃324為先導(dǎo)化合物，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和改造，利用分子對接技術(shù)，分別對SHP-2、PTP1B和TCPTP蛋白的結(jié)合作用效果進(jìn)行預(yù)測和評價，以期發(fā)現(xiàn)選擇性SHP-2小分子抑制劑。
　　方法：1.本實(shí)驗(yàn)對前期已合成且有活性數(shù)據(jù)化合物利用 Discovery Studio3.5軟件生成了SHP-

3、2、TCPTP、和PTP1B的三維藥效團(tuán)模型。在生成的藥效團(tuán)模型的基礎(chǔ)上，通過對已知活性化合物＃324的進(jìn)一步修飾，設(shè)計(jì)一系列潛在的SHP-2小分子抑制劑。2.經(jīng)過薛定諤軟件中的Qikprop模塊來預(yù)測化合物的類藥性質(zhì)。3.借助計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)技術(shù)，利用薛定諤軟件2009軟件中的Glide模塊將從蛋白數(shù)據(jù)庫下載的SHP-2、PTP1B和TCPTP晶體結(jié)構(gòu)作為對接受體，設(shè)計(jì)的化合物作為小分子配體進(jìn)行對接，進(jìn)一步說明受體和拮抗劑的相互作用

4、模式。4.通過檢索Beilstein及SciFinder數(shù)據(jù)庫，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，對設(shè)計(jì)出的化合物進(jìn)行有機(jī)合成研究。應(yīng)用氫譜和質(zhì)譜等技術(shù)進(jìn)行化合物結(jié)構(gòu)確證。5.測定目標(biāo)化合物的抑制酶活性。6.分子動力學(xué)研究。選取代表性的化合物進(jìn)行分子動力學(xué)模擬，找到受體與配體的分子識別機(jī)制。為開發(fā)選擇性SHP-2小分子抑制劑提供理論基礎(chǔ)。
　　結(jié)果：1.SHP-2抑制劑的最佳模型包括六個藥效團(tuán)元素（2個氫鍵受體，3個疏水基團(tuán)和1個芳環(huán)中心）；PTP1

5、B抑制劑的最佳模型包括七個藥效團(tuán)元素（3個氫鍵受體，3個芳環(huán)中心和1個疏水基團(tuán)）；TCPTP抑制劑的最佳模型包括六個藥效團(tuán)元素（2個芳環(huán)中心，2個疏水基團(tuán)和2個氫鍵受體）。在生成的藥效團(tuán)模型的基礎(chǔ)上，通過對已知活性化合物＃324的進(jìn)一步修飾，設(shè)計(jì)出了一系列潛在的SHP-2受體抑制劑。2.依據(jù)Lipinski規(guī)則選擇36個目標(biāo)化合物。3.使用Glide對接程序?qū)δ繕?biāo)化合物與受體的結(jié)合模式進(jìn)行了研究。其中2個化合物與SHP-2受體結(jié)合，其相

6、互作用能為-14.1 kJ/mol，并且結(jié)合體系穩(wěn)定，與PTP1B的相互作用能為-1.62 kJ/mol和TCPTP的相互作用為-1.40 kJ/mol，均低于-2 kJ/mol。4.利用有機(jī)合成的方法，以廉價易得的有機(jī)化合物為起始原料，經(jīng)過格瓦爾德反應(yīng)、親核取代反應(yīng)等合成了36個小分子化合物，并借助氫譜、質(zhì)譜等圖譜進(jìn)行結(jié)構(gòu)確證。5.在活性部分，進(jìn)行了化合物對SHP-2、PTP1B和TCPTP的抑制活性測定，得到化合物針對三種酶的抑制活

7、性數(shù)據(jù)?；钚詳?shù)據(jù)顯出1個化合物對SHP-2具有選擇性。6.根據(jù)化合物與SHP-2受體與拮抗劑動力學(xué)分析結(jié)果，可以看出殘基對于拮抗劑的選擇性有一定貢獻(xiàn)。
　　結(jié)論：本文通過建立藥效團(tuán)模型，并據(jù)此設(shè)計(jì)出一系列SHP-2抑制劑。經(jīng)過酶實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一些目標(biāo)化合物對SHP-2具有選擇性。通過動力學(xué)實(shí)驗(yàn)在理論上探索目標(biāo)化合物與SHP-2受體相互作用機(jī)理。SHP-2氨基酸Arg362、Lys364對提高SHP-2抑制劑選擇性起到關(guān)鍵作用，這與現(xiàn)有的