针对p53-MDM2相互作用抑制剂的合成以及构效关系讨论
随着全球人口数量的增加和人口老龄化趋势的加剧,同时也因为各种不健康生活方式的广泛存在,癌症已成为发达国家威胁人类健康的头号杀手和发展中国家威胁人类健康的第二号杀手。中国每年新发生肿瘤患者总数约万人，新增肿瘤患者年均增长率在左右,恶性胖瘤已成为我国城市居民第一死因。
p53是重要的抑癌基因，与DNA 损伤修复、细胞凋亡及抑制血管生成等过程有关。约50%的人类肿瘤表达野生型p53基因,其细胞具有潜在的通过激活或抑制下游靶基因进行修复、调控细胞周期和促细胞调亡的能力,因此利用各种技术激活野生型可作为对抗癌细胞不可控增殖的有效方法。有50%～60%的癌症与p53发生异常有关。p53蛋白功能障碍通常与癌症的发生有关,可能是p53基因突变或p53抑癌蛋白的转录激活结构域连接有癌蛋白例如MDM2/4。[1]
p53结合于MDM2的P2启动子，刺激了MDM2的表达；而MDM2通过3个途径负调控着p53:（1）通过与p53的N-端结合，抑制其转录激活功能；（2）MDM2通过与p53的环指区结合使之排出核；（3）作为E3泛素连接酶，MDM2使p53泛素化以便被蛋白酶体降解。不同的细胞信号，如DNA损伤或者癌基因活化，会使p53活化。DNA损伤促使p53磷酸化，阻止其与MDM2偶联。激活的癌基因会启动ARF蛋白，它能阻止MDM2调控的p53的泛素化降解。类似地，p53-MDM2作用抑制剂能激活癌细胞中p53的肿瘤抑制活性并表达出野生型p53。这些化合物与MDM2作用，因而会影响非p53依赖的MDM2的活性。MDM2蛋白可与p53蛋白结合，并抑制p53的正常生物学功能，从而可导致肿瘤的发生和发展。理论上，阻断MDM2对p53的作用可恢复p53正常功能，因此，抑制MDM2蛋白和p53相互作用被认为是抗肿瘤药物研究中的重要靶点之一。[2]
虽然现在已经有很多作用于MDM2/X-p53的抑制剂，但仍存在很多尚未解决的问题。作用于p53-MDM2多肽类抑制剂由于接触表面积较大，该类抑制剂对于MDM2的亲和力比小分子要好。但多肽类抑制剂通常在体内不稳定或易分解。稳定的a-螺旋的SAHp538表现出很好的MDM2/X双重抑制活性，引入了长的疏水链，增加了分子的脂溶性，提高多肽的透膜性。然而在体内实验中并没有那么理想。可能是由于细胞体内对多肽的吸收主要是靠包吞包饮，效率较低。使多肽在细胞内浓度不高，难以发挥其疗效。经改进的多肽类抑制剂ATSP-7041是在SAH-p53-8研究基础上的结构优化。与SAH-p53-8相比，将与Leu口袋结合的异丙基改为了环己基，引入酪氨酸与MDMX在除传统的三个疏水口袋外Gln66,Arg67,Gln68,His69,Val89,及Lys9产生作用，增强了与MDMX的亲和力。[3]
作用于p53-MDM小分子抑制剂种类众多，例如螺-二羟基吲哚衍生物、异吲哚衍生物、咪唑啉衍生物等等[2]。也有很多药物已经进入临床如nutlin 3a ，RG7112。临床试验表明，RG7112虽然可以提高p53,p21的水平，但是结果并不显著。并且p53通路的再激活在病人中常出现副作用是产生血液毒性。故RG7112只能作为一种新的辅助治疗方法使用，与没有遗传毒性的药物联用，不能辅助放疗。因此，找到新型的具有良好生物活性且副作用较小选择性好的小分子抑制剂势在必行。
p53-MDM2晶体复合物结构的阐明,以及计算机辅助药物设计等手段的应用,为研究和开发干扰p53和MDM2相互作用的抗肿瘤药物提供了可能。运用不同治疗策略设计的p53药物联合治疗肿瘤有望成为一种更有效的临床治疗手段。
作为特异性小分子p53-MDM2结合抑制别的研发基础, p53-MDM2复合物的晶体结构已于1992年首次报道。p53与MDM2的结合位点为MDM2的N端区域(19-102残基)及p53端的转录激活区(15-29残基)。MDM2的N端区域与p53的N端一段短肽的复合物晶体结构(PDB ID：１ＹＣＲ)[4]显示,二者间的结合力主要为范德华疏水作用。在ＭＤＭ２与ｐ５３的结合区域有一个较深的、连续的疏水裂缝,ｐ５３短肽以ａ螺旋形式与该疏水区域相结合,使Ｐｈｅ１９、Ｔｒｐ２３和Ｌｅｕ２６残基嵌入ＭＤＭ２的疏水裂隙中发生疏水相互作用。对p53-MDM2相互作用抑制剂进行总结，p53与MDM2的作用实际上依靠p53上的Phe19，Trp23，Leu26三个关键性的亲脂性残基。利用小分子抑制剂模拟的三个关键性氨基酸残基与表面的三个疏水口袋相结合,从而竞争性干扰p53-MDM2相互作用。
课题组前期在搜集已报道的各类相互作用抑制剂的基础上,利用计算机辅助药物设计技术构建三维药效团模型并应用其对化合物库进行虚拟筛选确定候选先导化合物,再将候选先导化合物与蛋白进行分子对接并打分排序,试图发现具全新骨架结构的结合抑制剂。
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