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1、具有多靶标作用GSK-3抑制剂的设计与活性研究王悦、刘伶、张文婷、姚建武，张丽娜，姜凤超*华中科技大学同济医学院药学院，武汉（430030）摘要：目的：设计合成对β-分泌酶和GSK-3均有抑制作用的化合物,验证利用药效图模型设计多靶点作用药物的可行性，设计活性强、副作用小的作用于AD的药物。方法:在数据库中利用相应的药效图模型寻找具有活性的母体结构，并进行相应的结构修饰，合成设计的化合物并进行相关的活性测定。结论：设计的化合物对β-分泌酶和GSK-3等靶点均具有一定的抑制作用。关键词：药效团模型；β-分泌酶抑制剂；G
2、SK-3抑制剂；多靶点作用药物鉴于早老性痴呆（AD）具有病程长、病因多、发病机制复杂的特点,设想如果能够对AD的形成过程中的多个步骤进行控制，将更具有潜在的治疗价值。由Aβ聚集形成的老年斑及tau蛋白过度磷酸化引起的神经元纤维缠结处于AD产生的早期阶段。因此抑制Aβ的产生及tau蛋白过度磷酸化能从根本上阻断AD的发生，是目前研究的热点课题。目前,针对老年斑主要成分Aβ的清除,对β-分泌酶、γ-分泌酶的抑制是主要靶点[1];减少tau蛋白过度磷酸化,GSK-3抑制剂是研究热点[2]。然而,单独对其中一种酶进行抑制,经常
3、会同时影响该酶的其它底物,具有较大的不良反应。设想设计合成对两个靶点同时作用的抑制剂,在实际应用中可减少使用剂量,从而得到具有高效低毒的化合物。按照药效团模型的概念，化合物如果能够符合药效团模型，就有可能具有相应的药理活性。以此类推如果该化合物同时符合两个以上的药效团模型，则有可能同时作用于两个以上的靶点，从而提高化合物的生物利用度，增强药理活性，降低毒副作用。以多种已报道的具有较好生物活性的GSK-3抑制剂为训练集建立药效团模型。在此模型及已建立的γ-分泌酶抑制剂药效团模型的基础上,对本实验室已设计合成的β-分泌酶
4、抑制剂进行结构修饰,以期得到对GSK-3及β-分泌酶均具有较好抑制活性的结构新颖的先导化合物。采用合适的方法对所设计的化合物进行合成并分析,纯度较高的化合物进行GSK-3抑制及γ-分泌酶抑制的药理实验。将药理实验结果返回计算机辅助药物设计系统,验证药效团模型及设计的结果,为化合物的进一步筛选和改造打下基础。1、多靶点作用抑制剂的设计与合成1.1目标化合物的设计根据β-分泌酶抑制剂的药效团模型，在MDDR数据库中搜索出系列符合药效团模型的化合物，并对其中的化合物进行修饰和虚拟筛选；同时结合GSK-3抑制剂的药效团模型[
5、3]和GSK-3具有两大对称亚基的结构特征设计出一类结构对称的化合物,含芳香环来增加环芳香性,环上不同部位含取代基改善化合物的亲水/疏水性。设计出的化合物结构如下(图1)，叠合结果见图2:1cR=H2cR=o-CH33cR=m-CH34cR=p-CH35cR=m-Cl6cR=p-Cl7cR=o-OCH38cR=p-OCH39cR=m-NO2图1所设计的化合物的结构1.2目标化合物活性的虚拟预测与类药性分析设计的化合物利用β-分泌酶抑制剂和GSK-3抑制剂的药效团模型进行虚拟活性预测和类药性分析。结果显示，设计的化合物
6、对相应的靶点均具有一定的活性，其中对β-分泌酶的预测活性在nmol/L级别，对GSK-3的预测活性在μmol/L级别。同时化合物距符合利平斯规则[4]，并且预测的极化表面积TPSA值为93.22，与90接近，说明化合物可以通过血脑屏障。1.3合成根据目标分子的对称结构的特点，利用双向合成（two-directionalsynthesis）法，以丁二酰基为对称中心，向两边进行双向合成（图2）：图2目标化合物的合成路线2、实验过程熔点由X-5型显微熔点测定仪测定，温度未校正。UV：紫外光谱仪：756PCSpectrum(
7、上海光谱仪器有限公司)；IR：SpectrumOne傅立叶红外光谱仪测定。1H-NMR，13C-NMR：均采用ParianMercuryVX-300型核磁共振仪。2.1.丁二酰氯的合成在装有回流冷凝管和HCl接收装置的的500ml的三颈瓶中依次加入丁二酸118g(1mol),无水氯化锌27.2g(0.2mol),氯化亚砜350ml(4.8mol),搅拌下加热回流反应10小时，反应完成后,搅拌下冷却至室温,得到灰黑色混悬液。水泵减压蒸馏。水泵表压为-0.082MPa,收取122-124℃馏分，得无色液体80.6g,收率
8、为52%。2.2中间产物N-取代苯基甘氨酸乙酯的合成[5]以N-苯基甘氨酸乙酯(1b)的合成[40,41]为例：向100ml三颈瓶中依次加入苯胺18.2ml(0.2mol),氯乙酸乙酯21.4ml(0.2mol),无水乙酸钠16.4g(0.2mol)和无水乙醇10ml,搅拌均匀。反应瓶中为白色混悬液。加热回流反应8小时后，得浅黄混悬液。搅拌冷却
