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酪氨酸酶(EC1.14.18.1)(又叫酚酶,酚氧化酶,多酚氧化酶)是一个多功能的含铜酶,广泛分布于自然界中。这种酶利用分子氧催化氧化单酚为二酚(单酚酶活性),之后,催化氧化二酚为相应的醌(二酚酶活性)。醌经过一系列的酶催化或无酶催化过程,得到混合黑色素。
酪氨酸酶与很多生物过程有关,如强化节肢动物的外壳细胞壁,防止紫外线侵害,产生黑色素。同时,它可能在人类大脑的黑质的形成中发挥重要作用,并控制多巴胺的神经毒性,它促使神经退行性疾病-帕金森病的发生。这种酶能够促使果蔬的颜色发生褐变,对昆虫的发育和防御功能起到促进作用,还在昆虫的黑色素生成,伤口愈合,抵抗寄生虫和皮肤角质化等生理过程中发挥重要作用。
鉴于酪氨酸酶的广泛的生理功能,近年来,酪氨酸酶抑制剂在农业、化妆品工业和药学尤其是对于色素沉着性疾病的治疗方面得到了越来越多的重视和研究,大量合成的和来自天然产物分离物或提取物的具有酪氨酸酶抑制活性的物质被报道。遗憾的是,大部分化合物或提取物由于活性差或者安全性不够的原因而无法应用于生产和生活,寻找安全高效的酪氨酸酶抑制剂仍然是本领域的重要研究方向。
根据我们对文献的研究和前期的工作,我们设计合成了三个系列取代苯甲醛缩氨基硫脲衍生物,包括:
A:氨基硫脲缩甲醛基苯氧乙酸酯衍生物。酯基的醇使用1-6个碳的直链醇,芳环的取代基除H以外还有甲氧基,氨基硫脲缩甲醛基分别在苯氧乙酸的4位、3位和2位取代,具体内容见第3章。
B:氨基硫脲缩甲醛基苯氧羧酸乙酯及其羧酸类化合物。羧酸包括乙酸、丁酸、戊酸、己酸,苯环分别被羟基、甲氧基和H取代,具体内容见第4章。
C:4-氨基硫脲缩甲醛基苯甲(氨基酸或氨基酸乙酯)酰胺类化合物,氨基酸包括L-苯丙氨酸,L-甘氨酸,L-丙氨酸,L-亮氨酸,L-蛋氨酸,L-天冬氨酸,L-脯氨酸,L-缬氨酸,L-谷氨酸等10种氨基酸,具体内容见第5章。
对这三个系类化合物对蘑菇酪氨酸酶的抑制作用、构效关系和部分化合物的抑制机理也进行了研究,结果如下:
对A系列化合物:
1)氨基硫脲缩甲醛基的引入大大提高了化合物的酪氨酸酶抑制活性;
2)3-位和4-位氨基硫脲缩甲醛基取代的化合物的抑制活性相当,且明显高于2-位取代的化合物;
3)对芳环取代相同的化合物,酯基碳链的长短对化合物的抑制活性有一定影响,随着酯基的醇部分碳链由1个碳原子增加为5个碳原子,抑制活性逐渐升高,至5个碳原子时达到最高,随后在6个碳原子时下降,表现出明显的规律性;
4)2-甲氧基取代的化合物活性比较未取代的化合物降低;
5)对于化合物2g、3g、21和31对酪氨酸酶抑制作用的研究表明,这些化合物都是酪氨酸酶的可逆型抑制剂,对它们的抑制机理的研究表明,化合物2g和3g是酪氨酸酶的混合型抑制剂,21和31是酪氨酸酶的竞争型抑制剂。
对B系列化合物:
1)氨基硫脲缩甲醛基的引入明显提高了化合物的酪氨酸酶抑制活性;
2)3-位和4-位氨基硫脲缩甲醛基取代的化合物的抑制活性高于2-位取代的化合物;
3)3-羟基-4-氨基硫脲缩甲醛基苯氧羧酸类化合物表现出较好的抑制活性,其中化合物5d3的IC50值为81nM;
4)对应的羧酸乙酯和羧酸,其活性差别没有显示出规律性;
5)不同的羧酸对抑制活性的影响没有表现出明显的规律性。
6)对化合物和与酪氨酸酶抑制作用研究表明这两个化合物是酪氨酸酶的可逆型抑制剂,对其抑制机理的测试表明,它们都是竞争型抑制剂。
对C系列化合物:
1)氨基硫脲缩甲醛基的引入明显提高了化合物的酪氨酸酶抑制活性;
2)氨基酸的不同对抑制活性产生重要影响,其中氨基酸为L-脯氨酸的化合物的抑制活性最强,IC50值为900nM;
3)酯基化合物的抑制活性高于酯基脱掉成为对应羧基的化合物。
4)对化合物8b、8c、10b、10c与酪氨酸酶抑制作用和抑制机理的研究表明,这些化合物都是酪氨酸酶的可逆型抑制剂,8b和10b是酪氨酸酶的非竞争型抑制剂,8c和10c是酪氨酸酶的混合型抑制剂。
我们共合成了三个系列的苯甲醛缩氨基硫脲类化合物,并测试了它们的酪氨酸酶抑制活性,所有目标化合物的抑制活性均高于对照化合物曲酸,对部分化合物测试了它们的抑制动力学和抑制机理。研究结果显示,这类化合物拥有较强的酪氨酸酶抑制活性,有望被应用于酪氨酸酶相关的疾病治疗以及作为先导化合物进行新的酪氨酸酶抑制剂的开发和研究应用。