蛋白激酶调控的蛋白质磷酸化是生物体内最重要的蛋白翻译后修饰之一,蛋白激酶的活性异常往往会引发多种疾病尤其是癌症。事实上,蛋白激酶已经成为治疗癌症的重要靶标。吡唑并嘧啶和吡咯并嘧啶这两类活性骨架作为嘌呤环的生物电子等排体,具有重要的潜在成药价值。本论文以这两类活性骨架作为分子母核,针对两种蛋白激酶RET和CDK4/6设计、合成了一系列小分子抑制剂,并对其生物学活性进行了系统评价。论文第一部分,以吡唑并[3,4-d]嘧啶和吡咯并[3,2-d]嘧啶为母核,设计合成了 92个RET激酶小分子抑制剂。以稳转KIF5B-RET和CCDC6-RET的Ba/F3细胞作为筛选体系,通过系统的构效关系研究,我们发现了吡唑并[3,4-d]嘧啶系列化合物中两类对活性有利的化学结构优势组合,即组合1:“Hydrogen bond”区域为正向酰胺键,“linker”区域为醚键邻位取代;组合2:“Hydrogen bond”区域为反向酰胺键,“linker”区域为醚键对位取代,同时“head”区域为4-吡啶。其中组合1的代表性化合物Ⅰ-38对稳转KIF5B-RET和CCDC6-RET的Ba/F3细胞具有很强的生长抑制作用,IC50值分别为9 nM和17 nM;对gatekeeper突变V804M细胞也有显著抑制效果（IC50＜50 nM）,而对野生型Ba/F3细胞生长抑制的IC55为8030 nM,体现了很好的选择性。进一步,生化水平测试表明Ⅰ-38对野生型RET激酶（IC50＜4nM）和各种突变型均具有显著的抑制（IC50＜16nM）,体现了很好的靶向性。同时,在RET阳性细胞中,1-38能显著抑制细胞内RET磷酸化及下游信号通路:在RET驱动的小鼠异种移植瘤模型中,Ⅰ-38呈剂量依赖性地抑制肿瘤生长。这些结果表明Ⅰ-38是有效的、具有潜在临床价值的RET激酶抑制剂。在第二部分中,我们通过分析现有的CDK4/6抑制剂结构,以吡唑并[3,4-d]嘧啶、吡咯并[3,2-d]嘧啶及吡咯并[2,3-d]嘧啶为母核,设计并合成78个新颖化合物。运用表型筛选的策略,对三株肿瘤细胞进行活性筛选,得到活性最佳化合物Ⅱ-34,其对A375细胞的生长抑制活性IC50值低于50 nM。酶活测试表明Ⅱ-34具有显著的CDK4/cyclin D3抑制活性（IC50=111nM）。随后的细胞水平实验表明,化合物11-34能显著抑制A375和MCF-7细胞的CDK4/6下游蛋白RB的磷酸化水平,而且能引起细胞周期阻滞在G1期。因此化合物Ⅱ-34是有潜力的CDK4/6抑制剂,可作为进一步开发的先导化合物。综上,基于吡唑并嘧啶和吡咯并嘧啶这两类活性骨架,通过系统构效关系研究,我们发现了针对RET激酶和CDK4/6的高活性小分子抑制剂,为相应的靶向药物开发提供了先导化合物。