本文成功解析了內(nèi)蒙古嘧啶K-5a2和25a與多個(gè)突變株的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)

本文闡明了該類化合物具有高效抗耐藥性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),為進(jìn)一步基于結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)高效抗耐藥性NNRTIs奠定了結(jié)構(gòu)生物學(xué)基礎(chǔ)。其對(duì)所測(cè)單突變株和雙突變株F227L+V106A,IIA-5b也具有一定的抑制活性,但遠(yuǎn)低于先導(dǎo)化合物K-5a2。IIC系列中有7個(gè)化合物對(duì)HIV-1野生株表現(xiàn)出納摩爾活性(EC50 = 2.20-9.98nM),與 K-5a2(EC50=1.16nM)接近。IIA、IIB 和真IC三個(gè)系列的構(gòu)效關(guān)系表明,先導(dǎo)化合物K-5a2右翼“哌啶胺-亞甲基-芳基”結(jié)構(gòu)對(duì)化合物活性至關(guān)重要。IID系列多數(shù)化合物對(duì)HIV-1 IIIB和RES056具有高效的抑制活性。其中,IID-3e是抗突變株活性好的化合物,對(duì)所測(cè)單突變株和雙突變株F227L+V106A 的 EC50 值均小于 10nM,對(duì) RES056 的 EC50 值為 21.5nM,均優(yōu)于ETV。此外,IID-3e在人肝微粒體中也表現(xiàn)出良好的體外代謝穩(wěn)定性(T1/2 =80.1 min),目前正在對(duì)其進(jìn)行初步成藥性評(píng)價(jià)。靶向NNIBP'“可容納區(qū)域II”的HIV-1 NNRTIs的設(shè)計(jì)、合成和活性評(píng)價(jià)。內(nèi)蒙古玉嘧磺胺DAPY類NNRTls結(jié)構(gòu)中含有多個(gè)親脂性芳環(huán),雖然能適應(yīng)NNIBP的疏水性環(huán)境,但由于分子間緊密堆積所形成的π-π作用使該類化合物溶解度變得極差。為進(jìn)一步提高化合物的抗耐藥性并兼顧改善其溶解度,本論文第四章基于生物電子等排、骨架躍遷的藥物設(shè)計(jì)策略以及引入極性基團(tuán)、內(nèi)蒙古嘧啶構(gòu)象優(yōu)化(晶體堆積分析)等改善溶解度方法,對(duì)K-5a2朝向NNIBP“可容納區(qū)域II”的中心噻吩并嘧啶環(huán)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)多樣性芳(雜)環(huán)替換,設(shè)計(jì)合成了 11個(gè)子系列、共計(jì)72個(gè)化合物,以期得到具有更高抗耐藥性和更佳成藥性質(zhì)的抗艾滋病候選藥物?；钚詼y(cè)試結(jié)果顯示,34個(gè)化合物對(duì)HIV-1野生株的活性超過(guò)ETV。其中,Ar為對(duì)位含親水性氫鍵供受體基團(tuán)、中心環(huán)為噻唑并[4,5-d]嘧啶(IIIA)、噻唑并[5,4-d]嘧啶(ⅢB)、5,7-二氫呋喃并[3,4-d]嘧啶(ⅢG)的化合物對(duì)RES056均具有優(yōu)于ETV的活性。ⅢA和ⅢB系列的活性尤其突出,EC50值在18.1-28.1 nM之間,是 ETV(EC50 = 45.4nM)的 2 倍左右。除此之外,ⅢF-5a(EC50 = 28.8 nM)和ⅢH-5a(EC50 = 25.8nM)抑制RES056的活性也優(yōu)于ETV。對(duì)單突變株L100I、Y181C、Y188L、E138K 和雙突變株 F227L+V106A,ⅢA、ⅢB、ⅢG 系列化合物與ⅢF-5a均表現(xiàn)出優(yōu)于或相當(dāng)于ETV的活性。通過(guò)化合物配體效率對(duì)抗耐藥性突出的化合物進(jìn)行了進(jìn)一步的篩選,得到具有良好理化性質(zhì)的化合物ⅢA-5a、ⅢA-5g、ⅢB-5a、ⅢB-5c和ⅢG-5a-d。溶解度測(cè)定結(jié)果顯示,ⅢA-5a、ⅢA-5g、ⅢB-5a和ⅢB-5c的溶解度較K-5a2均大幅提高,在提高化合物抗耐藥性的同時(shí)改善了溶解性?；邳c(diǎn)擊化學(xué)和原位篩選技術(shù)的NNRTIs的設(shè)計(jì)、合成和活性評(píng)價(jià)?；贑uAAC點(diǎn)擊化學(xué)構(gòu)建優(yōu)勢(shì)片段組合庫(kù)并進(jìn)行原位篩選是快速發(fā)現(xiàn)藥物先導(dǎo)物的高效途徑。本論文第五章首次將該方法運(yùn)用于HIV-1 RT靶標(biāo)。綜合運(yùn)用基于靶標(biāo)結(jié)構(gòu)的合理藥物設(shè)計(jì)策略設(shè)計(jì)了 5種含有炔基片段的DAPY類化合物骨架,并進(jìn)而根據(jù)HIV-1RT蛋白-溶劑界面柔性區(qū)域的結(jié)構(gòu)特征,內(nèi)蒙古嘧啶引入了電性和分子骨架多樣性的疊氮取代基(39種),經(jīng)CuAAC點(diǎn)擊化學(xué)構(gòu)建了含有1]6個(gè)化合物的組合庫(kù)。對(duì)組合庫(kù)進(jìn)行原位篩選得到得到10個(gè)酶活抑制率超過(guò)ETV和K-5a2的活性分子。進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)大量制備并進(jìn)行體外活性篩選。活性結(jié)果表明,化合物細(xì)胞活性與酶活抑制率具有較高的一致性。內(nèi)蒙古氨基嘧啶其中,C3A19(EC50 = 3.28nM,SI64103)和 C3A34(EC50 = 4.3 8 nM,SI48544)對(duì) HIV-1 IIIB 表現(xiàn)出 了優(yōu)于 ETV(EC50 = 5.1nM,SI889)的活性,且二者均具有極高選擇指數(shù)。此外,C3A19對(duì)NNRTIs產(chǎn)生嚴(yán)重耐藥性的雙突變株RES056也表現(xiàn)出了良好的活性?？傊?本論文針對(duì)HIV-1NNRTIs耐藥性以及溶解度差的科學(xué)問(wèn)題,綜合運(yùn)用基于靶標(biāo)結(jié)構(gòu)的合理藥物設(shè)計(jì)、抗耐藥性藥物設(shè)計(jì)和提高溶解度(首次將晶格能和水合能概念用于DAPY類NNRTIs的設(shè)計(jì))的藥物設(shè)計(jì)策略、計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)手段以及基于點(diǎn)擊化學(xué)和原位篩選技術(shù)(首次用于HIV-1 RT靶標(biāo))對(duì)前期發(fā)現(xiàn)的先導(dǎo)化合物K-5a2進(jìn)行了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,共設(shè)計(jì)合成208個(gè)結(jié)構(gòu)全新的稠環(huán)類化合物以及116個(gè)含有三氮唑基團(tuán)的組合庫(kù)。經(jīng)細(xì)胞及靶點(diǎn)水平的生物活性測(cè)試、內(nèi)蒙古嘧啶化合物配體效率計(jì)算、溶解度測(cè)定、人肝微粒體穩(wěn)定性分析等發(fā)現(xiàn)多個(gè)具有高效抗耐藥和良好理化性質(zhì)的先導(dǎo)化合物。經(jīng)初步成藥性評(píng)價(jià),得到2個(gè)具有重要開發(fā)前景的候選藥物K-5a2和25a。