GSK-3β新颖小分子抑制剂的设计、合成及初步抗肿瘤活性筛选

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1、（药学院）二○一八届硕士研究生学位论文GSK-3β新颖小分子抑制剂的设计、合成及初步抗肿瘤活性筛选Design,SynthesisandPreliminaryAntitumorActivityEvaluationofNovelGSK-3βSmallMoleculeInhibitors研究生姓名：陈换飞指导教师：张梅教授师健友研究员学科专业：药物化学二○一八年五月学位论文GSK-3β新颖小分子抑制剂的设计、合成及初步抗肿瘤活性筛选陈换飞指导教师姓名：张梅教授师健友研究员申请学位级别：硕士学位专业名称：药物分析学论文提交时间：2018年4月

2、论文答辩时间：2018年5月二〇一八年五月成都中医药大学2018届硕士学位论文摘要糖原合成酶激酶-3（GSK-3）是一种功能多样的丝氨酸/苏氨酸类蛋白激酶，具有GSK-3α（51KD）和GSK-3β（47KD）两种亚型，其普遍分布在大多数生物体内。相关研究表明，GSK-3在细胞增殖分化、凋亡及细胞糖原代谢等多种生理过程中扮演着重要的角色，人类许多疾病如阿尔兹海默症、糖尿病、人结直肠癌等多种肿瘤的发展均与其密切相关。由于GSK-3α亚型相对比较稳定，目前针对GSK-3的研究主要集中在GSK-3β上。恶性肿瘤的发病率日益增长，针对恶性肿瘤的

3、小分子抑制剂化合物的研究随之成为研究的热点和难点。相关研究表明GSK-3β在PI3K/AKT、Wnt/β-catenin、NF-κB等多种肿瘤细胞信号通路起着重要的调节作用。在PI3K/AKT通路中，GSK-3β作为关键底物之一，可以直接与AKT作用。其经AKT磷酸化后失活，GSK3β-LKB1-Axin复合物形成受到抑制，导致β-catenin积聚增加，从而加速了细胞的转录，促进c-Jun、cyclinD1等底物蛋白的表达，促进肿瘤细胞增殖。因此，GSK-3β作为抗肿瘤药物研究的热门靶点受到越来越多研究者的关注。计算机技术的发展使得计

4、算机辅助药物设计这样一种新型合理的药物分子设计方法成为热点。通过计算机技术模拟药物分子与靶点蛋白相互作用，探究药物活性的影响因素，对于新药化合物的设计合成具有重要的指导意义。其与传统的药物研发方法相比，具有筛选速度快、效率高的明显优势，逐渐在现代药物研发中发挥着关键性作用。鉴于以上研究背景，为寻求新型安全高效的GSK-3β小分子抑制剂，本论文通过深入分析目前已经报道的部分GSK-3β抑制剂的结构，设计合成了3,5-二氨基-N-（3-（三氟甲基）苯基）苯甲酰胺化合物，并通过计算机分子对接实验验证其与GSK-3β活性位点的结合能力，在此基础

5、上设计合成了以3,5-二氨基-N-取代-苯甲酰胺为母核的一系列衍生物，并进行初步的体外抗肿瘤活性评价。本论文主要研究内容如下：1.目标化合物4a-q的设计本论文通过综合分析目前已报道的部分GSK-3β小分子抑制剂的结构，首先合成了3,5-二氨基-N-（3-（三氟甲基）苯基）苯甲酰胺化合物（化合物4d）。其次，通过分子对接实验验证了化合物4d与GSK-3β活性位点的结合能力。实验结果表明其可以与GSK-3β晶体蛋白结构识别位点的62位的异亮氨酸残基（ILE62）和识别位点136位的脯氨酸残基（PRO136）直接作用产生氢键，通过初步抗肿瘤

6、实验也证实其具有一定的抗肿瘤活性（IC50=12.5μM）。鉴于此，本论文设计合成了以3,5-二氨基-N-取代苯甲酰胺为母核的系列苯甲酰胺类衍生I成都中医药大学2018届硕士学位论文物，为相关GSK-3β小分子抑制剂的开发研究奠定基础。2.目标化合物4a-q的合成及结构鉴定本论文以3,5-二硝基苯甲酸和不同取代基取代的胺为原料，通过胺与酰氯的亲核进攻反应得到一系列3,5-二硝基-N-取代苯甲酰胺化合物，再由水合肼还原得到17个未见文献报道的3,5-二氨基-N-取代苯甲酰胺类化合物，并经高分辨质谱HRMS（ESI-MS）、核磁共振氢谱（1

7、H-NMR）、核磁共振碳谱（13C-NMR）实验确证其结构。3.目标化合物4a-q的初步抗肿瘤活性筛选本论文使用MTT法（噻唑蓝比色法）来测定目标化合物对于人转移胰腺腺癌细胞(AsPC-1)、人结直肠癌细胞(HCT-116)、人神经胶质细胞瘤细胞(U251)这3种肿瘤细胞的抗肿瘤活性。初步的抗肿瘤活性筛选结果显示，化合物4d对于不同种类的肿瘤细胞均具有良好的增殖抑制作用，其作用于胰腺癌细胞的IC50达12.5μM，化合物4f、4c活性仅次于活性最好的化合物4d，化合物4e、4p、4k、4b则具有中等的抑制活性，化合物4o、4a、4g仅对

8、某一种肿瘤细胞具有一定的肿瘤抑制作用，而化合物4h、4j、4l、4m、4n、4q则对于三种肿瘤细胞均未表现出明显的抑制活性。此外，本论文依据17个化合物4a-q的初步抗肿瘤活性结果，并根据其结构，进行相关的