蛋白酪氨酸磷酸酶SHP-2抑制劑的設計、合成及其活性和分子動力學的研究.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。當前，最佳的醫(yī)治方案是骨髓移植，但人類白細胞抗原匹配程度很低，達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，它與腫瘤細胞發(fā)生發(fā)展和信號轉(zhuǎn)導有密切的聯(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)建三維藥效團模型，基于已構(gòu)建的理論作用模式，以＃324為先導化合物，對其結(jié)構(gòu)進行優(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)合作用效果進行預測和評價，以期發(fā)現(xiàn)選擇性SHP-2小分子抑制劑。
　　方法：1.本實驗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的三維藥效團模型。在生成的藥效團模型的基礎上，通過對已知活性化合物＃324的進一步修飾，設計一系列潛在的SHP-2小分子抑制劑。2.經(jīng)過薛定諤軟件中的Qikprop模塊來預測化合物的類藥性質(zhì)。3.借助計算機輔助藥物設計技術(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，設計的化合物作為小分子配體進行對接，進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，對設計出的化合物進行有機合成研究。應用氫譜和質(zhì)譜等技術(shù)進行化合物結(jié)構(gòu)確證。5.測定目標化合物的抑制酶活性。6.分子動力學研究。選取代表性的化合物進行分子動力學模擬，找到受體與配體的分子識別機制。為開發(fā)選擇性SHP-2小分子抑制劑提供理論基礎。
　　結(jié)果：1.SHP-2抑制劑的最佳模型包括六個藥效團元素（2個氫鍵受體，3個疏水基團和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元素（3個氫鍵受體，3個芳環(huán)中心和1個疏水基團）；TCPTP抑制劑的最佳模型包括六個藥效團元素（2個芳環(huán)中心，2個疏水基團和2個氫鍵受體）。在生成的藥效團模型的基礎上，通過對已知活性化合物＃324的進一步修飾，設計出了一系列潛在的SHP-2受體抑制劑。2.依據(jù)Lipinski規(guī)則選擇36個目標化合物。3.使用Glide對接程序?qū)δ繕嘶衔锱c受體的結(jié)合模式進行了研究。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.利用有機合成的方法，以廉價易得的有機化合物為起始原料，經(jīng)過格瓦爾德反應、親核取代反應等合成了36個小分子化合物，并借助氫譜、質(zhì)譜等圖譜進行結(jié)構(gòu)確證。5.在活性部分，進行了化合物對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)。活性數(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。
　　結(jié)論：本文通過建立藥效團模型，并據(jù)此設計出一系列SHP-2抑制劑。經(jīng)過酶實驗驗證一些目標化合物對SHP-2具有選擇性。通過動力學實驗在理論上探索目標化合物與SHP-2受體相互作用機理。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