1、药物化学专业优秀论文 1，3，4-噻二唑类氨肽酶 N 抑制剂的设计、合成及活性研究关键词：氨肽酶 N 抑制剂 基质金属蛋白酶 1，3，4-噻二唑 药物设计 合成方法 抗癌活性摘要：第一部分氨肽酶 N 研究进展 氨肽 N（APN）是一类膜型锌离子依赖性的外肽酶，主要富集在小肠，参与食物的消化，将其分解为氨基酸；在肾中，APN 参与肾素-血管紧张素系统，降解血管紧张素，降低 Na+-K+-ATP 酶的水平，调节近曲小管对钠的吸收；在脑组织参与内源性镇痛物质脑啡肽、内啡肽在中枢神经系统的代谢 APN 在肿瘤细胞表面高水平表达，通过降解细胞外基质，促进多种生长因子的释放、刺激血管内皮细胞释放肿瘤微血管
2、形成相关因子，促进肿瘤新生血管的形成、加速肿瘤细胞增殖、增强肿瘤细胞粘附性、促进肿瘤细胞侵袭与转移。APN 在粒细胞及淋巴细胞表面大量表达，参与 T 淋巴细胞依赖的炎症反应；在抗原递呈细胞表面大量表达，降解趋化因子（如fMLP） 、抗原递呈分子以及多种免疫活性物质（如：IL-8） ，抑制巨噬细胞和自然杀伤细胞对肿瘤细胞表面抗原的识别和直接杀伤细胞的能力，使机体免疫力下降。APN 降解能够使 HIV-1 辅助受体 CCR5 脱敏的趋化因子 fMLP，降低细胞的天然免疫功能，并使 CCR5 增敏，促进 HIV 病毒进入宿主细胞。APN 作为人冠状病毒 HCoV-229E 和传染性胃肠炎病毒（TGE
3、V）表面的受体，在上呼吸道感染（如：SARS）和急性肠炎中扮演重要角色。因此，APN 抑制剂有望发展成为一类新型的治疗药物，用于治疗如肿瘤、白血病、风湿性关节炎、糖尿病肾病和阿尔茨海默病。 APN 抑制剂主要用于预防和治疗肿瘤，分为天然产物抑制剂和小分子合成抑制剂，迄今报道的多数抑制剂包含锌离子螯合基。研究较为成熟的抑制剂是从网状橄榄链霉菌培养液中发现的 Bestatin，已作为免疫增强剂于 1987 年在日本上市。 第二部分基于靶点结构的合理药物设计 本研究利用基于结构（Structure-Based）的药物设计思想进行全新药物设计，利用计算机辅助药物设计软件的优势，通过深入研究 EColi
4、 APN 的三维结构以及酶抑制剂复合物的结合模式，用柔性对接来模拟目标化合物与靶酶的相互作用。APN 水解底物时具有专属性，优先水解的氨基酸残基为丙氨酸，而金属蛋白酶（包括基质金属蛋白酶 MMP 和氨肽酶 N/CD13）的天然作用底物胶原蛋白的主要成分是脯氨酸-甘氨酸残基。因而我们以丙氨酸和甘氨酸为先导化合物，并在分子中引入能与靶酶的疏水性口袋相互作用且具有抗癌活性的 1，3，4-噻二唑和肉桂酸骨架，对目标化合物进行了如下修饰：（i）在分子中引入不同的吸电子基和推电子基，考察不同电性效应对靶酶的作用；（ii）在分子中引入能与靶酶形成氢键的基团，以增强化合物与靶酶的亲和力；（iii）在分子中引入
5、体积不等的取代基，考察不同立体效应对靶酶的作用。 此外，本文不仅从整体上考虑化合物结构与酶活性中心的匹配性，而且组成化合物的各结构片段均选择了具有抗癌活性的片段或组织相容性较好氨基酸残基。在对结构进行优化设计时预先充分考虑到了药物在体内的 ADME 等动力学特性，化合物的分子量、脂水分配系数、氢键受体数和氢键供体数均符合 Lipinski 规则，从而提高化合物的中标率。 第三部分目标化合物的合成 在基于靶点结构的合理药物设计的基础上，本着结构多样性的原则，合成了 42 个结构确定的目标化合物。将不同取代的苯甲酸和氨基硫脲在三氯氧磷中缩合得到 5-取代苯基-1，3，4-噻二唑-2-胺；不同取代的
6、肉桂酸和氨基酸用 DCC 法缩合得到肉桂酰胺；最后将两种中间体用 DCC 法缩合得到终产物。DCC 法的优点是反应条件温和，操作简便。对所合成的化合物，通过红外光谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、电喷雾质谱等方法进行结构确证。经查阅文献证实，所合成的目标化合物为新型化合物，未见文献报道。 第四部分目标化合物的活性评价 本研究设计合成了 3 个系列共 42 个 1，3，4-噻二唑类的目标化合物，并对其活性进行了初步筛选。由于 APN 和 MMP 都属于锌离子依赖性金属蛋白酶，并且在肿瘤细胞的侵袭与转移过程中发挥重要的作用，体外抑酶筛选时同时针对两种酶进行活性评价，体外细胞测试时采用了特异性表达 A
7、PN 的白血病细胞（HL-60） ，观察化合物对HL-60 细胞的生长抑制作用。初步的测试表明多数化合物都有抑制 APN 的活性，其中化合物 A7、A8、B4、B14、C5 和 C9 显示了较好的 APN 抑制活性，IC50 分别是 314M、687M、353M、271M、446M、411M，这些化合物可被用作研究新的 APN 抑制剂的先导物。研究发现：含丙氨酸残基的化合物对 APN 的活性优于对 MMP 的活性，而含甘氨酸残基的化合物对 APN 和 MMP都表现出相应的活性，说明含丙氨酸残基的化合物对 APN 有较好的选择性。体外白血病细胞生长抑制实验发现对 APN 抑酶活性较好的 6 个化
8、合物除 A8 和 B4外，均对 HL-60 细胞显示了中等程度的抑制作用。所得的部分量化参数（如FlexX 对接结果）与体外活性试验具有一定相关性，说明设计思路合理。 结论：我们设计、合成了一系列结构新颖的 1，3，4-噻二唑类衍生物，并对这些化合物进行了初步活性评价，通过体外活性筛选发现了有开发潜力的化合物，为发现活性更好的新型抗肿瘤药物打下坚实的基础。正文内容第一部分氨肽酶 N 研究进展 氨肽 N（APN）是一类膜型锌离子依赖性的外肽酶，主要富集在小肠，参与食物的消化，将其分解为氨基酸；在肾中，APN参与肾素-血管紧张素系统，降解血管紧张素，降低 Na+-K+-ATP 酶的水平，调节近曲小
9、管对钠的吸收；在脑组织参与内源性镇痛物质脑啡肽、内啡肽在中枢神经系统的代谢 APN 在肿瘤细胞表面高水平表达，通过降解细胞外基质，促进多种生长因子的释放、刺激血管内皮细胞释放肿瘤微血管形成相关因子，促进肿瘤新生血管的形成、加速肿瘤细胞增殖、增强肿瘤细胞粘附性、促进肿瘤细胞侵袭与转移。APN 在粒细胞及淋巴细胞表面大量表达，参与 T 淋巴细胞依赖的炎症反应；在抗原递呈细胞表面大量表达，降解趋化因子（如 fMLP） 、抗原递呈分子以及多种免疫活性物质（如：IL-8） ，抑制巨噬细胞和自然杀伤细胞对肿瘤细胞表面抗原的识别和直接杀伤细胞的能力，使机体免疫力下降。APN降解能够使 HIV-1 辅助受体
10、CCR5 脱敏的趋化因子 fMLP，降低细胞的天然免疫功能，并使 CCR5 增敏，促进 HIV 病毒进入宿主细胞。APN 作为人冠状病毒HCoV-229E 和传染性胃肠炎病毒（TGEV）表面的受体，在上呼吸道感染（如：SARS）和急性肠炎中扮演重要角色。因此，APN 抑制剂有望发展成为一类新型的治疗药物，用于治疗如肿瘤、白血病、风湿性关节炎、糖尿病肾病和阿尔茨海默病。 APN 抑制剂主要用于预防和治疗肿瘤，分为天然产物抑制剂和小分子合成抑制剂，迄今报道的多数抑制剂包含锌离子螯合基。研究较为成熟的抑制剂是从网状橄榄链霉菌培养液中发现的 Bestatin，已作为免疫增强剂于1987 年在日本上市。
11、 第二部分基于靶点结构的合理药物设计 本研究利用基于结构（Structure-Based）的药物设计思想进行全新药物设计，利用计算机辅助药物设计软件的优势，通过深入研究 EColi APN 的三维结构以及酶抑制剂复合物的结合模式，用柔性对接来模拟目标化合物与靶酶的相互作用。APN水解底物时具有专属性，优先水解的氨基酸残基为丙氨酸，而金属蛋白酶（包括基质金属蛋白酶 MMP 和氨肽酶 N/CD13）的天然作用底物胶原蛋白的主要成分是脯氨酸-甘氨酸残基。因而我们以丙氨酸和甘氨酸为先导化合物，并在分子中引入能与靶酶的疏水性口袋相互作用且具有抗癌活性的 1，3，4-噻二唑和肉桂酸骨架，对目标化合物进行了
12、如下修饰：（i）在分子中引入不同的吸电子基和推电子基，考察不同电性效应对靶酶的作用；（ii）在分子中引入能与靶酶形成氢键的基团，以增强化合物与靶酶的亲和力；（iii）在分子中引入体积不等的取代基，考察不同立体效应对靶酶的作用。 此外，本文不仅从整体上考虑化合物结构与酶活性中心的匹配性，而且组成化合物的各结构片段均选择了具有抗癌活性的片段或组织相容性较好氨基酸残基。在对结构进行优化设计时预先充分考虑到了药物在体内的 ADME 等动力学特性，化合物的分子量、脂水分配系数、氢键受体数和氢键供体数均符合 Lipinski 规则，从而提高化合物的中标率。 第三部分目标化合物的合成 在基于靶点结构的合理药
13、物设计的基础上，本着结构多样性的原则，合成了 42 个结构确定的目标化合物。将不同取代的苯甲酸和氨基硫脲在三氯氧磷中缩合得到 5-取代苯基-1，3，4-噻二唑-2-胺；不同取代的肉桂酸和氨基酸用 DCC 法缩合得到肉桂酰胺；最后将两种中间体用DCC 法缩合得到终产物。DCC 法的优点是反应条件温和，操作简便。对所合成的化合物，通过红外光谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、电喷雾质谱等方法进行结构确证。经查阅文献证实，所合成的目标化合物为新型化合物，未见文献报道。 第四部分目标化合物的活性评价 本研究设计合成了 3 个系列共 42个 1，3，4-噻二唑类的目标化合物，并对其活性进行了初步筛选。由于
14、APN 和MMP 都属于锌离子依赖性金属蛋白酶，并且在肿瘤细胞的侵袭与转移过程中发挥重要的作用，体外抑酶筛选时同时针对两种酶进行活性评价，体外细胞测试时采用了特异性表达 APN 的白血病细胞（HL-60） ，观察化合物对 HL-60 细胞的生长抑制作用。初步的测试表明多数化合物都有抑制 APN 的活性，其中化合物A7、A8、B4、B14、C5 和 C9 显示了较好的 APN 抑制活性，IC50 分别是314M、687M、353M、271M、446M、411M，这些化合物可被用作研究新的 APN 抑制剂的先导物。研究发现：含丙氨酸残基的化合物对 APN 的活性优于对 MMP 的活性，而含甘氨酸残
15、基的化合物对 APN 和 MMP 都表现出相应的活性，说明含丙氨酸残基的化合物对 APN 有较好的选择性。体外白血病细胞生长抑制实验发现对 APN 抑酶活性较好的 6 个化合物除 A8 和 B4 外，均对 HL-60 细胞显示了中等程度的抑制作用。所得的部分量化参数（如 FlexX对接结果）与体外活性试验具有一定相关性，说明设计思路合理。 结论：我们设计、合成了一系列结构新颖的 1，3，4-噻二唑类衍生物，并对这些化合物进行了初步活性评价，通过体外活性筛选发现了有开发潜力的化合物，为发现活性更好的新型抗肿瘤药物打下坚实的基础。第一部分氨肽酶 N 研究进展 氨肽 N（APN）是一类膜型锌离子依赖
16、性的外肽酶，主要富集在小肠，参与食物的消化，将其分解为氨基酸；在肾中，APN 参与肾素-血管紧张素系统，降解血管紧张素，降低 Na+-K+-ATP 酶的水平，调节近曲小管对钠的吸收；在脑组织参与内源性镇痛物质脑啡肽、内啡肽在中枢神经系统的代谢 APN 在肿瘤细胞表面高水平表达，通过降解细胞外基质，促进多种生长因子的释放、刺激血管内皮细胞释放肿瘤微血管形成相关因子，促进肿瘤新生血管的形成、加速肿瘤细胞增殖、增强肿瘤细胞粘附性、促进肿瘤细胞侵袭与转移。APN 在粒细胞及淋巴细胞表面大量表达，参与 T 淋巴细胞依赖的炎症反应；在抗原递呈细胞表面大量表达，降解趋化因子（如 fMLP） 、抗原递呈分子以
17、及多种免疫活性物质（如：IL-8） ，抑制巨噬细胞和自然杀伤细胞对肿瘤细胞表面抗原的识别和直接杀伤细胞的能力，使机体免疫力下降。APN降解能够使 HIV-1 辅助受体 CCR5 脱敏的趋化因子 fMLP，降低细胞的天然免疫功能，并使 CCR5 增敏，促进 HIV 病毒进入宿主细胞。APN 作为人冠状病毒HCoV-229E 和传染性胃肠炎病毒（TGEV）表面的受体，在上呼吸道感染（如：SARS）和急性肠炎中扮演重要角色。因此，APN 抑制剂有望发展成为一类新型的治疗药物，用于治疗如肿瘤、白血病、风湿性关节炎、糖尿病肾病和阿尔茨海默病。 APN 抑制剂主要用于预防和治疗肿瘤，分为天然产物抑制剂和小
18、分子合成抑制剂，迄今报道的多数抑制剂包含锌离子螯合基。研究较为成熟的抑制剂是从网状橄榄链霉菌培养液中发现的 Bestatin，已作为免疫增强剂于1987 年在日本上市。 第二部分基于靶点结构的合理药物设计 本研究利用基于结构（Structure-Based）的药物设计思想进行全新药物设计，利用计算机辅助药物设计软件的优势，通过深入研究 EColi APN 的三维结构以及酶抑制剂复合物的结合模式，用柔性对接来模拟目标化合物与靶酶的相互作用。APN水解底物时具有专属性，优先水解的氨基酸残基为丙氨酸，而金属蛋白酶（包括基质金属蛋白酶 MMP 和氨肽酶 N/CD13）的天然作用底物胶原蛋白的主要成分是
19、脯氨酸-甘氨酸残基。因而我们以丙氨酸和甘氨酸为先导化合物，并在分子中引入能与靶酶的疏水性口袋相互作用且具有抗癌活性的 1，3，4-噻二唑和肉桂酸骨架，对目标化合物进行了如下修饰：（i）在分子中引入不同的吸电子基和推电子基，考察不同电性效应对靶酶的作用；（ii）在分子中引入能与靶酶形成氢键的基团，以增强化合物与靶酶的亲和力；（iii）在分子中引入体积不等的取代基，考察不同立体效应对靶酶的作用。 此外，本文不仅从整体上考虑化合物结构与酶活性中心的匹配性，而且组成化合物的各结构片段均选择了具有抗癌活性的片段或组织相容性较好氨基酸残基。在对结构进行优化设计时预先充分考虑到了药物在体内的 ADME 等动
20、力学特性，化合物的分子量、脂水分配系数、氢键受体数和氢键供体数均符合 Lipinski 规则，从而提高化合物的中标率。 第三部分目标化合物的合成 在基于靶点结构的合理药物设计的基础上，本着结构多样性的原则，合成了 42 个结构确定的目标化合物。将不同取代的苯甲酸和氨基硫脲在三氯氧磷中缩合得到 5-取代苯基-1，3，4-噻二唑-2-胺；不同取代的肉桂酸和氨基酸用 DCC 法缩合得到肉桂酰胺；最后将两种中间体用DCC 法缩合得到终产物。DCC 法的优点是反应条件温和，操作简便。对所合成的化合物，通过红外光谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、电喷雾质谱等方法进行结构确证。经查阅文献证实，所合成的目标化合
21、物为新型化合物，未见文献报道。 第四部分目标化合物的活性评价 本研究设计合成了 3 个系列共 42个 1，3，4-噻二唑类的目标化合物，并对其活性进行了初步筛选。由于 APN 和MMP 都属于锌离子依赖性金属蛋白酶，并且在肿瘤细胞的侵袭与转移过程中发挥重要的作用，体外抑酶筛选时同时针对两种酶进行活性评价，体外细胞测试时采用了特异性表达 APN 的白血病细胞（HL-60） ，观察化合物对 HL-60 细胞的生长抑制作用。初步的测试表明多数化合物都有抑制 APN 的活性，其中化合物A7、A8、B4、B14、C5 和 C9 显示了较好的 APN 抑制活性，IC50 分别是314M、687M、353M
22、、271M、446M、411M，这些化合物可被用作研究新的 APN 抑制剂的先导物。研究发现：含丙氨酸残基的化合物对 APN 的活性优于对 MMP 的活性，而含甘氨酸残基的化合物对 APN 和 MMP 都表现出相应的活性，说明含丙氨酸残基的化合物对 APN 有较好的选择性。体外白血病细胞生长抑制实验发现对 APN 抑酶活性较好的 6 个化合物除 A8 和 B4 外，均对 HL-60 细胞显示了中等程度的抑制作用。所得的部分量化参数（如 FlexX对接结果）与体外活性试验具有一定相关性，说明设计思路合理。 结论：我们设计、合成了一系列结构新颖的 1，3，4-噻二唑类衍生物，并对这些化合物进行了初
23、步活性评价，通过体外活性筛选发现了有开发潜力的化合物，为发现活性更好的新型抗肿瘤药物打下坚实的基础。第一部分氨肽酶 N 研究进展 氨肽 N（APN）是一类膜型锌离子依赖性的外肽酶，主要富集在小肠，参与食物的消化，将其分解为氨基酸；在肾中，APN 参与肾素-血管紧张素系统，降解血管紧张素，降低 Na+-K+-ATP 酶的水平，调节近曲小管对钠的吸收；在脑组织参与内源性镇痛物质脑啡肽、内啡肽在中枢神经系统的代谢 APN 在肿瘤细胞表面高水平表达，通过降解细胞外基质，促进多种生长因子的释放、刺激血管内皮细胞释放肿瘤微血管形成相关因子，促进肿瘤新生血管的形成、加速肿瘤细胞增殖、增强肿瘤细胞粘附性、促进
24、肿瘤细胞侵袭与转移。APN 在粒细胞及淋巴细胞表面大量表达，参与 T 淋巴细胞依赖的炎症反应；在抗原递呈细胞表面大量表达，降解趋化因子（如 fMLP） 、抗原递呈分子以及多种免疫活性物质（如：IL-8） ，抑制巨噬细胞和自然杀伤细胞对肿瘤细胞表面抗原的识别和直接杀伤细胞的能力，使机体免疫力下降。APN降解能够使 HIV-1 辅助受体 CCR5 脱敏的趋化因子 fMLP，降低细胞的天然免疫功能，并使 CCR5 增敏，促进 HIV 病毒进入宿主细胞。APN 作为人冠状病毒HCoV-229E 和传染性胃肠炎病毒（TGEV）表面的受体，在上呼吸道感染（如：SARS）和急性肠炎中扮演重要角色。因此，AP
25、N 抑制剂有望发展成为一类新型的治疗药物，用于治疗如肿瘤、白血病、风湿性关节炎、糖尿病肾病和阿尔茨海默病。 APN 抑制剂主要用于预防和治疗肿瘤，分为天然产物抑制剂和小分子合成抑制剂，迄今报道的多数抑制剂包含锌离子螯合基。研究较为成熟的抑制剂是从网状橄榄链霉菌培养液中发现的 Bestatin，已作为免疫增强剂于1987 年在日本上市。 第二部分基于靶点结构的合理药物设计 本研究利用基于结构（Structure-Based）的药物设计思想进行全新药物设计，利用计算机辅助药物设计软件的优势，通过深入研究 EColi APN 的三维结构以及酶抑制剂复合物的结合模式，用柔性对接来模拟目标化合物与靶酶的
26、相互作用。APN水解底物时具有专属性，优先水解的氨基酸残基为丙氨酸，而金属蛋白酶（包括基质金属蛋白酶 MMP 和氨肽酶 N/CD13）的天然作用底物胶原蛋白的主要成分是脯氨酸-甘氨酸残基。因而我们以丙氨酸和甘氨酸为先导化合物，并在分子中引入能与靶酶的疏水性口袋相互作用且具有抗癌活性的 1，3，4-噻二唑和肉桂酸骨架，对目标化合物进行了如下修饰：（i）在分子中引入不同的吸电子基和推电子基，考察不同电性效应对靶酶的作用；（ii）在分子中引入能与靶酶形成氢键的基团，以增强化合物与靶酶的亲和力；（iii）在分子中引入体积不等的取代基，考察不同立体效应对靶酶的作用。 此外，本文不仅从整体上考虑化合物结构
27、与酶活性中心的匹配性，而且组成化合物的各结构片段均选择了具有抗癌活性的片段或组织相容性较好氨基酸残基。在对结构进行优化设计时预先充分考虑到了药物在体内的 ADME 等动力学特性，化合物的分子量、脂水分配系数、氢键受体数和氢键供体数均符合 Lipinski 规则，从而提高化合物的中标率。 第三部分目标化合物的合成 在基于靶点结构的合理药物设计的基础上，本着结构多样性的原则，合成了 42 个结构确定的目标化合物。将不同取代的苯甲酸和氨基硫脲在三氯氧磷中缩合得到 5-取代苯基-1，3，4-噻二唑-2-胺；不同取代的肉桂酸和氨基酸用 DCC 法缩合得到肉桂酰胺；最后将两种中间体用DCC 法缩合得到终产
28、物。DCC 法的优点是反应条件温和，操作简便。对所合成的化合物，通过红外光谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、电喷雾质谱等方法进行结构确证。经查阅文献证实，所合成的目标化合物为新型化合物，未见文献报道。 第四部分目标化合物的活性评价 本研究设计合成了 3 个系列共 42个 1，3，4-噻二唑类的目标化合物，并对其活性进行了初步筛选。由于 APN 和MMP 都属于锌离子依赖性金属蛋白酶，并且在肿瘤细胞的侵袭与转移过程中发挥重要的作用，体外抑酶筛选时同时针对两种酶进行活性评价，体外细胞测试时采用了特异性表达 APN 的白血病细胞（HL-60） ，观察化合物对 HL-60 细胞的生长抑制作用。初步的测试
29、表明多数化合物都有抑制 APN 的活性，其中化合物A7、A8、B4、B14、C5 和 C9 显示了较好的 APN 抑制活性，IC50 分别是314M、687M、353M、271M、446M、411M，这些化合物可被用作研究新的 APN 抑制剂的先导物。研究发现：含丙氨酸残基的化合物对 APN 的活性优于对 MMP 的活性，而含甘氨酸残基的化合物对 APN 和 MMP 都表现出相应的活性，说明含丙氨酸残基的化合物对 APN 有较好的选择性。体外白血病细胞生长抑制实验发现对 APN 抑酶活性较好的 6 个化合物除 A8 和 B4 外，均对 HL-60 细胞显示了中等程度的抑制作用。所得的部分量化参
30、数（如 FlexX对接结果）与体外活性试验具有一定相关性，说明设计思路合理。 结论：我们设计、合成了一系列结构新颖的 1，3，4-噻二唑类衍生物，并对这些化合物进行了初步活性评价，通过体外活性筛选发现了有开发潜力的化合物，为发现活性更好的新型抗肿瘤药物打下坚实的基础。第一部分氨肽酶 N 研究进展 氨肽 N（APN）是一类膜型锌离子依赖性的外肽酶，主要富集在小肠，参与食物的消化，将其分解为氨基酸；在肾中，APN 参与肾素-血管紧张素系统，降解血管紧张素，降低 Na+-K+-ATP 酶的水平，调节近曲小管对钠的吸收；在脑组织参与内源性镇痛物质脑啡肽、内啡肽在中枢神经系统的代谢 APN 在肿瘤细胞表
31、面高水平表达，通过降解细胞外基质，促进多种生长因子的释放、刺激血管内皮细胞释放肿瘤微血管形成相关因子，促进肿瘤新生血管的形成、加速肿瘤细胞增殖、增强肿瘤细胞粘附性、促进肿瘤细胞侵袭与转移。APN 在粒细胞及淋巴细胞表面大量表达，参与 T 淋巴细胞依赖的炎症反应；在抗原递呈细胞表面大量表达，降解趋化因子（如 fMLP） 、抗原递呈分子以及多种免疫活性物质（如：IL-8） ，抑制巨噬细胞和自然杀伤细胞对肿瘤细胞表面抗原的识别和直接杀伤细胞的能力，使机体免疫力下降。APN降解能够使 HIV-1 辅助受体 CCR5 脱敏的趋化因子 fMLP，降低细胞的天然免疫功能，并使 CCR5 增敏，促进 HIV
32、病毒进入宿主细胞。APN 作为人冠状病毒HCoV-229E 和传染性胃肠炎病毒（TGEV）表面的受体，在上呼吸道感染（如：SARS）和急性肠炎中扮演重要角色。因此，APN 抑制剂有望发展成为一类新型的治疗药物，用于治疗如肿瘤、白血病、风湿性关节炎、糖尿病肾病和阿尔茨海默病。 APN 抑制剂主要用于预防和治疗肿瘤，分为天然产物抑制剂和小分子合成抑制剂，迄今报道的多数抑制剂包含锌离子螯合基。研究较为成熟的抑制剂是从网状橄榄链霉菌培养液中发现的 Bestatin，已作为免疫增强剂于1987 年在日本上市。 第二部分基于靶点结构的合理药物设计 本研究利用基于结构（Structure-Based）的药物
33、设计思想进行全新药物设计，利用计算机辅助药物设计软件的优势，通过深入研究 EColi APN 的三维结构以及酶抑制剂复合物的结合模式，用柔性对接来模拟目标化合物与靶酶的相互作用。APN水解底物时具有专属性，优先水解的氨基酸残基为丙氨酸，而金属蛋白酶（包括基质金属蛋白酶 MMP 和氨肽酶 N/CD13）的天然作用底物胶原蛋白的主要成分是脯氨酸-甘氨酸残基。因而我们以丙氨酸和甘氨酸为先导化合物，并在分子中引入能与靶酶的疏水性口袋相互作用且具有抗癌活性的 1，3，4-噻二唑和肉桂酸骨架，对目标化合物进行了如下修饰：（i）在分子中引入不同的吸电子基和推电子基，考察不同电性效应对靶酶的作用；（ii）在分
34、子中引入能与靶酶形成氢键的基团，以增强化合物与靶酶的亲和力；（iii）在分子中引入体积不等的取代基，考察不同立体效应对靶酶的作用。 此外，本文不仅从整体上考虑化合物结构与酶活性中心的匹配性，而且组成化合物的各结构片段均选择了具有抗癌活性的片段或组织相容性较好氨基酸残基。在对结构进行优化设计时预先充分考虑到了药物在体内的 ADME 等动力学特性，化合物的分子量、脂水分配系数、氢键受体数和氢键供体数均符合 Lipinski 规则，从而提高化合物的中标率。 第三部分目标化合物的合成 在基于靶点结构的合理药物设计的基础上，本着结构多样性的原则，合成了 42 个结构确定的目标化合物。将不同取代的苯甲酸和
35、氨基硫脲在三氯氧磷中缩合得到 5-取代苯基-1，3，4-噻二唑-2-胺；不同取代的肉桂酸和氨基酸用 DCC 法缩合得到肉桂酰胺；最后将两种中间体用DCC 法缩合得到终产物。DCC 法的优点是反应条件温和，操作简便。对所合成的化合物，通过红外光谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、电喷雾质谱等方法进行结构确证。经查阅文献证实，所合成的目标化合物为新型化合物，未见文献报道。 第四部分目标化合物的活性评价 本研究设计合成了 3 个系列共 42个 1，3，4-噻二唑类的目标化合物，并对其活性进行了初步筛选。由于 APN 和MMP 都属于锌离子依赖性金属蛋白酶，并且在肿瘤细胞的侵袭与转移过程中发挥重要的作用，
36、体外抑酶筛选时同时针对两种酶进行活性评价，体外细胞测试时采用了特异性表达 APN 的白血病细胞（HL-60） ，观察化合物对 HL-60 细胞的生长抑制作用。初步的测试表明多数化合物都有抑制 APN 的活性，其中化合物A7、A8、B4、B14、C5 和 C9 显示了较好的 APN 抑制活性，IC50 分别是314M、687M、353M、271M、446M、411M，这些化合物可被用作研究新的 APN 抑制剂的先导物。研究发现：含丙氨酸残基的化合物对 APN 的活性优于对 MMP 的活性，而含甘氨酸残基的化合物对 APN 和 MMP 都表现出相应的活性，说明含丙氨酸残基的化合物对 APN 有较好
37、的选择性。体外白血病细胞生长抑制实验发现对 APN 抑酶活性较好的 6 个化合物除 A8 和 B4 外，均对 HL-60 细胞显示了中等程度的抑制作用。所得的部分量化参数（如 FlexX对接结果）与体外活性试验具有一定相关性，说明设计思路合理。 结论：我们设计、合成了一系列结构新颖的 1，3，4-噻二唑类衍生物，并对这些化合物进行了初步活性评价，通过体外活性筛选发现了有开发潜力的化合物，为发现活性更好的新型抗肿瘤药物打下坚实的基础。第一部分氨肽酶 N 研究进展 氨肽 N（APN）是一类膜型锌离子依赖性的外肽酶，主要富集在小肠，参与食物的消化，将其分解为氨基酸；在肾中，APN 参与肾素-血管紧张
38、素系统，降解血管紧张素，降低 Na+-K+-ATP 酶的水平，调节近曲小管对钠的吸收；在脑组织参与内源性镇痛物质脑啡肽、内啡肽在中枢神经系统的代谢 APN 在肿瘤细胞表面高水平表达，通过降解细胞外基质，促进多种生长因子的释放、刺激血管内皮细胞释放肿瘤微血管形成相关因子，促进肿瘤新生血管的形成、加速肿瘤细胞增殖、增强肿瘤细胞粘附性、促进肿瘤细胞侵袭与转移。APN 在粒细胞及淋巴细胞表面大量表达，参与 T 淋巴细胞依赖的炎症反应；在抗原递呈细胞表面大量表达，降解趋化因子（如 fMLP） 、抗原递呈分子以及多种免疫活性物质（如：IL-8） ，抑制巨噬细胞和自然杀伤细胞对肿瘤细胞表面抗原的识别和直接杀
39、伤细胞的能力，使机体免疫力下降。APN降解能够使 HIV-1 辅助受体 CCR5 脱敏的趋化因子 fMLP，降低细胞的天然免疫功能，并使 CCR5 增敏，促进 HIV 病毒进入宿主细胞。APN 作为人冠状病毒HCoV-229E 和传染性胃肠炎病毒（TGEV）表面的受体，在上呼吸道感染（如：SARS）和急性肠炎中扮演重要角色。因此，APN 抑制剂有望发展成为一类新型的治疗药物，用于治疗如肿瘤、白血病、风湿性关节炎、糖尿病肾病和阿尔茨海默病。 APN 抑制剂主要用于预防和治疗肿瘤，分为天然产物抑制剂和小分子合成抑制剂，迄今报道的多数抑制剂包含锌离子螯合基。研究较为成熟的抑制剂是从网状橄榄链霉菌培养
40、液中发现的 Bestatin，已作为免疫增强剂于1987 年在日本上市。 第二部分基于靶点结构的合理药物设计 本研究利用基于结构（Structure-Based）的药物设计思想进行全新药物设计，利用计算机辅助药物设计软件的优势，通过深入研究 EColi APN 的三维结构以及酶抑制剂复合物的结合模式，用柔性对接来模拟目标化合物与靶酶的相互作用。APN水解底物时具有专属性，优先水解的氨基酸残基为丙氨酸，而金属蛋白酶（包括基质金属蛋白酶 MMP 和氨肽酶 N/CD13）的天然作用底物胶原蛋白的主要成分是脯氨酸-甘氨酸残基。因而我们以丙氨酸和甘氨酸为先导化合物，并在分子中引入能与靶酶的疏水性口袋相互
41、作用且具有抗癌活性的 1，3，4-噻二唑和肉桂酸骨架，对目标化合物进行了如下修饰：（i）在分子中引入不同的吸电子基和推电子基，考察不同电性效应对靶酶的作用；（ii）在分子中引入能与靶酶形成氢键的基团，以增强化合物与靶酶的亲和力；（iii）在分子中引入体积不等的取代基，考察不同立体效应对靶酶的作用。 此外，本文不仅从整体上考虑化合物结构与酶活性中心的匹配性，而且组成化合物的各结构片段均选择了具有抗癌活性的片段或组织相容性较好氨基酸残基。在对结构进行优化设计时预先充分考虑到了药物在体内的 ADME 等动力学特性，化合物的分子量、脂水分配系数、氢键受体数和氢键供体数均符合 Lipinski 规则，从
42、而提高化合物的中标率。 第三部分目标化合物的合成 在基于靶点结构的合理药物设计的基础上，本着结构多样性的原则，合成了 42 个结构确定的目标化合物。将不同取代的苯甲酸和氨基硫脲在三氯氧磷中缩合得到 5-取代苯基-1，3，4-噻二唑-2-胺；不同取代的肉桂酸和氨基酸用 DCC 法缩合得到肉桂酰胺；最后将两种中间体用DCC 法缩合得到终产物。DCC 法的优点是反应条件温和，操作简便。对所合成的化合物，通过红外光谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、电喷雾质谱等方法进行结构确证。经查阅文献证实，所合成的目标化合物为新型化合物，未见文献报道。 第四部分目标化合物的活性评价 本研究设计合成了 3 个系列共 4
43、2个 1，3，4-噻二唑类的目标化合物，并对其活性进行了初步筛选。由于 APN 和MMP 都属于锌离子依赖性金属蛋白酶，并且在肿瘤细胞的侵袭与转移过程中发挥重要的作用，体外抑酶筛选时同时针对两种酶进行活性评价，体外细胞测试时采用了特异性表达 APN 的白血病细胞（HL-60） ，观察化合物对 HL-60 细胞的生长抑制作用。初步的测试表明多数化合物都有抑制 APN 的活性，其中化合物A7、A8、B4、B14、C5 和 C9 显示了较好的 APN 抑制活性，IC50 分别是314M、687M、353M、271M、446M、411M，这些化合物可被用作研究新的 APN 抑制剂的先导物。研究发现：含
44、丙氨酸残基的化合物对 APN 的活性优于对 MMP 的活性，而含甘氨酸残基的化合物对 APN 和 MMP 都表现出相应的活性，说明含丙氨酸残基的化合物对 APN 有较好的选择性。体外白血病细胞生长抑制实验发现对 APN 抑酶活性较好的 6 个化合物除 A8 和 B4 外，均对 HL-60 细胞显示了中等程度的抑制作用。所得的部分量化参数（如 FlexX对接结果）与体外活性试验具有一定相关性，说明设计思路合理。 结论：我们设计、合成了一系列结构新颖的 1，3，4-噻二唑类衍生物，并对这些化合物进行了初步活性评价，通过体外活性筛选发现了有开发潜力的化合物，为发现活性更好的新型抗肿瘤药物打下坚实的基
45、础。第一部分氨肽酶 N 研究进展 氨肽 N（APN）是一类膜型锌离子依赖性的外肽酶，主要富集在小肠，参与食物的消化，将其分解为氨基酸；在肾中，APN 参与肾素-血管紧张素系统，降解血管紧张素，降低 Na+-K+-ATP 酶的水平，调节近曲小管对钠的吸收；在脑组织参与内源性镇痛物质脑啡肽、内啡肽在中枢神经系统的代谢 APN 在肿瘤细胞表面高水平表达，通过降解细胞外基质，促进多种生长因子的释放、刺激血管内皮细胞释放肿瘤微血管形成相关因子，促进肿瘤新生血管的形成、加速肿瘤细胞增殖、增强肿瘤细胞粘附性、促进肿瘤细胞侵袭与转移。APN 在粒细胞及淋巴细胞表面大量表达，参与 T 淋巴细胞依赖的炎症反应；在
46、抗原递呈细胞表面大量表达，降解趋化因子（如 fMLP） 、抗原递呈分子以及多种免疫活性物质（如：IL-8） ，抑制巨噬细胞和自然杀伤细胞对肿瘤细胞表面抗原的识别和直接杀伤细胞的能力，使机体免疫力下降。APN降解能够使 HIV-1 辅助受体 CCR5 脱敏的趋化因子 fMLP，降低细胞的天然免疫功能，并使 CCR5 增敏，促进 HIV 病毒进入宿主细胞。APN 作为人冠状病毒HCoV-229E 和传染性胃肠炎病毒（TGEV）表面的受体，在上呼吸道感染（如：SARS）和急性肠炎中扮演重要角色。因此，APN 抑制剂有望发展成为一类新型的治疗药物，用于治疗如肿瘤、白血病、风湿性关节炎、糖尿病肾病和阿尔
47、茨海默病。 APN 抑制剂主要用于预防和治疗肿瘤，分为天然产物抑制剂和小分子合成抑制剂，迄今报道的多数抑制剂包含锌离子螯合基。研究较为成熟的抑制剂是从网状橄榄链霉菌培养液中发现的 Bestatin，已作为免疫增强剂于1987 年在日本上市。 第二部分基于靶点结构的合理药物设计 本研究利用基于结构（Structure-Based）的药物设计思想进行全新药物设计，利用计算机辅助药物设计软件的优势，通过深入研究 EColi APN 的三维结构以及酶抑制剂复合物的结合模式，用柔性对接来模拟目标化合物与靶酶的相互作用。APN水解底物时具有专属性，优先水解的氨基酸残基为丙氨酸，而金属蛋白酶（包括基质金属蛋
48、白酶 MMP 和氨肽酶 N/CD13）的天然作用底物胶原蛋白的主要成分是脯氨酸-甘氨酸残基。因而我们以丙氨酸和甘氨酸为先导化合物，并在分子中引入能与靶酶的疏水性口袋相互作用且具有抗癌活性的 1，3，4-噻二唑和肉桂酸骨架，对目标化合物进行了如下修饰：（i）在分子中引入不同的吸电子基和推电子基，考察不同电性效应对靶酶的作用；（ii）在分子中引入能与靶酶形成氢键的基团，以增强化合物与靶酶的亲和力；（iii）在分子中引入体积不等的取代基，考察不同立体效应对靶酶的作用。 此外，本文不仅从整体上考虑化合物结构与酶活性中心的匹配性，而且组成化合物的各结构片段均选择了具有抗癌活性的片段或组织相容性较好氨基酸
49、残基。在对结构进行优化设计时预先充分考虑到了药物在体内的 ADME 等动力学特性，化合物的分子量、脂水分配系数、氢键受体数和氢键供体数均符合 Lipinski 规则，从而提高化合物的中标率。 第三部分目标化合物的合成 在基于靶点结构的合理药物设计的基础上，本着结构多样性的原则，合成了 42 个结构确定的目标化合物。将不同取代的苯甲酸和氨基硫脲在三氯氧磷中缩合得到 5-取代苯基-1，3，4-噻二唑-2-胺；不同取代的肉桂酸和氨基酸用 DCC 法缩合得到肉桂酰胺；最后将两种中间体用DCC 法缩合得到终产物。DCC 法的优点是反应条件温和，操作简便。对所合成的化合物，通过红外光谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、电喷雾质谱等方法进行结构确证。经查阅文献证实，所合成的目标化合物为新型化合物，未见文献报道。 第四部分目标化合物的活性评价 本研究设计合成了 3 个系列共 42个 1，3，4-噻二唑类的目标化合物，并对其活性进行了初步筛选。由于 APN 和MMP 都属
