基于3取代吲哚的新型LSD1抑制剂的设计合成及作用研究

摘要

组蛋白甲基化修饰是组蛋白修饰的重要方式之一，组蛋白赖氨酸特异性去甲基化酶1(LSD1)是一种黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)依赖的去甲基化酶，能够氧化去除组蛋白H3K4和H3K9的单、双甲基。通过组蛋白甲基转移酶和组蛋白去甲基化酶的共同作用，动态地调节组蛋白的甲基化水平，调控着基因转录的激活、抑制和p53的活性等。LSDl的高表达与多种恶性肿瘤的发生发展呈正相关，通过抑制这些癌细胞中LSD1的表达能一定程度上抑制肿瘤的生长,诱导其凋亡。
　　本课题组前期发现一个对 LSD1具有一定抑制活性的吲哚类化合物zcx-7t。其对LSD1表现出了较强的抑制作用，对LSD1的IC50达到2.224±0.347μM。zcx-7t体外对肿瘤细胞也表现出较强的抑制作用，其对MGC-803、EC-109、MCF-7等肿瘤细胞的IC50值分别为1.948±0.245μM、14.588±1.944、9.722±1.488μM。进一步通过计算机模拟对接发现，zcx-7t能够作用于 LSD1的活性口袋。本论文以zcx-7t为先导化合物，保持P2部位不变，对吲哚3位P1部分进行适当修饰。此处公式省略
　　一3-酰基-5-氯吲哚衍生物（系列I、系列II）的合成和活性测定。
　　以5-氯吲哚为原料，分别通过亲和取代和Friedel–Crafts酰基化反应制备得到系列I化合物，此系列共合成了21个化合物，并评价了它们抗肿瘤细胞增殖活性；以5-氯吲哚为原料，分别通过Friedel–Crafts酰基化、亲和取代、羟醛缩合反应制备得到系列II化合物，此系列共合成了5个化合物，并评价了它们抗肿瘤细胞增殖活性和LSD1抑制活性。结果表明，两个系列化合物对肿瘤细胞的IC50均大于50μM，30μM时对LSD1的抑制率均为0。由此说明吲哚3位所连碳原子上的羟基对活性影响很大，因此设计并合成了系列III化合物（3-羟甲基-5-氯吲哚衍生物）。
　　二3-羟甲基-5-氯吲哚衍生物（系列III）的合成和活性测定
　　将系列I中部分化合物，吲哚3位连接的羰基氧还原成羟基，或通过吲哚3位上的亲和加成和1位氮原子上的亲核取代合成系列III化合物。此系列共合成了17个化合物，并评价了它们抗肿瘤细胞增殖活性和LSD1抑制活性。结果表明，此系列化合物抗肿瘤细胞增殖活性较系列I，II明显提高，IC50普遍在25～50μM；9a、9c、12c、12e在30μM时对LSD1表现出一定的抑制活性，此浓度下抑制率分别为38.5％、47.4％、28.0％、28.7％。
　　此系列化合物对肿瘤细胞没有表现出一定的浓度依赖性，大多化合物在50μM时的抑制率可达到90％以上，浓度稀释1倍至25μM时，抑制率迅速下降至0。分析可能是化合物稳定性不好，稀释后稳定性更差，为此设计了系列V化合物（3-肟-5-氯吲哚衍生物），在保留羟基的情况下，引入碳氮双键，碳氮双键和吡咯环上的双键形成共轭，增加结构稳定性。与此同时我们合成系列IV化合物，进一步探索吲哚3位所连碳原子上的羟基对活性的影响。
　　三5-氯-1-甲苯磺酰基-吲哚衍生物(系列IV)的合成和活性测定
　　此系列包括两3-酰基-5-氯吲哚化合物和对应的3-羟甲基-5-氯吲哚化合物，合成方法同系列I和IV化合物的合成，此系列得到4个化合物，并评价了它们抗肿瘤细胞增殖活性和LSD1抑制活性。结果表明，此系列两个3-羟甲基-5-氯吲哚化合物抗肿瘤细胞增殖活性和 LSD1抑制活性较两个3-酰基-5-氯吲哚化合物明显提高。由此进一步说明吲哚3位所连碳原子上的羟基对活性很重要。
　　四3-肟-5-氯吲哚衍生物（系列V）的合成和活性测定
　　系列 I中部分化合物和盐酸羟胺发生亲和加成反应，生成肟化产物，得到系列V化合物11个，并评价了它们抗肿瘤细胞增殖活性和LSD1抑制活性。结果表明，系列V较系列IV化合物抗肿瘤细胞增殖活性提高近一倍，IC50普遍在10～25μM。虽然此系列化合物抗肿瘤细胞增殖活性有所提高，但是依然没有明显浓度依赖性，很多化合物在25μM的抑制率达到80％以上，浓度稀释至12.5时抑制率迅速降至0。化合物14c在30μM对LSD1表现出一定的抑制活性，抑制率为42％。
　　化合物对肿瘤细胞的作用没有表现出明显的浓度依赖，可能跟药物对靶蛋白的作用为非竞争性抑制作用有一定关系，具体原因尚在进一步研究之中。
　　综上，本论文以新型的LSD1抑制剂zcx-7t为先导，并以此为基础开展先导化合物的结构优化研究，探究吲哚3位结构修饰对化合物抗肿瘤细胞增殖和LSD1抑制活性的影响，为进一步的相关研究奠定了良好的基础。

目录

声明

1.前言

1.1组蛋白赖氨酸特异性去甲基化酶1（LSD1）

1.2 组蛋白赖氨酸特异性去甲基化酶1（LSD1）抑制剂的研究进展

1.3 吲哚类化合物抗肿瘤作用研究进展

1.4小结

参考文献

2. 新型吲哚类LSD1抑制剂的设计、合成及体外抗肿瘤活性研究

2.1 3-酰基-5-氯吲哚衍生物（系列I）的设计合成

2.2 3-酰基-5-氯吲哚衍生物（系列Ⅱ）的设计合成

2.3系列Ⅰ、Ⅱ目标化合物的LSD1抑制活性和体外抗肿瘤活性评价及其构效关系分析

2.4 3-羟甲基 -5-氯吲哚衍生物（系列III）的设计合成

2.5 5-氯-1-甲苯磺酰基-吲哚衍生物(系列IV)目标化合物的设计合成

2.6 系列III、IV目标化合物的LSD1抑制活性和体外抗肿瘤活性评价及其构效关系分析

2.7 3-肟-5-氯吲哚衍生物（系列V）目标化合物的设计合成

2.8 系列V目标化合物的LSD1抑制活性和体外抗肿瘤活性评价及其构效关系分析

2.9小结

参考文献

3实验部分

3.1化学合成实验部分

3.2 生物活性评价实验部分

结论

附图

个人简历及攻读硕士期间发表的论文

致谢