组蛋白去乙酰化酶6（Histonedeacetylase6,HDAC6）是组蛋白去乙酰化酶（HDACs）家族中唯一一个包含两个串联催化结构域CD1（Catalytic domain 1）和CD2（Catalytic domain2）的成员:CD2具有较广泛的底物催化范围,可以催化包括α-tubulin、HSP90等在内的多种非组蛋白底物,而CD1则只对C端具有乙酰基赖氨酸的底物的水解具有高度特异性。HDAC6独特的蛋白结构和多样的底物类型使其拥有广泛的生物学功能,其在细胞内的异常高表达与多种疾病的发生发展呈正相关。在过去几十年里,药物化学家们一直在努力尝试将HDAC6抑制剂用于癌症治疗。然而,目前已报道的HDAC6抑制剂仍存在亚型选择性弱、实体瘤响应率低以及成药性差等亟待解决的问题。因此,开发新型高效、高选择性、单用或联合化疗药物使用可有效增强对实体瘤敏感性的HDAC6抑制剂,并进一步丰富其结构类型具有重要的意义。本研究前期通过对课题组自建的、结构多样性的小分子化合物库进行HDAC6抑制活性筛选,幸运地发现了一类含1,3-二芳基-1,2,4-三氮唑骨架的化合物表现出潜在的HDAC6抑制活性;同时,结合文献调研发现,已报道的HDAC6抑制剂在其Cap区域多数包含酰胺片段。基于此,本研究首先以酰胺基团的生物电子等排体—1,2,4-三氮唑骨架为Cap区,以苄基为Linker区,以酰胺、酰肼、羧酸及异羟肟酸为ZBG区设计合成了 40个1,3-二芳基-1,2,4-三氮唑类衍生物。构效关系分析表明:1)基于异羟肟酸基团的ZBG使化合物具有最佳的HDAC6抑制作用;2)1,2,4-三氮唑Cap基团的N1苯基的修饰在一定程度上会导致活性下降;3)C3苯基的修饰应综合考虑取代基的空间位阻以及取代位点,现阶段研究以C1原子在对位取代为最佳。其中化合物Ⅰ-10k对HDAC6表现出最优的抑制作用（IC50=3.12nM）,较对 HDAC1、HDAC2、HDAC3 和 HDAC8的抑制作用分别高352、24、45和1542倍,远远优于对照SAHA。Docking分析发现:化合物Ⅰ-10k与HDAC6-CD2催化口袋的结合构象与配体分子HPB极为类似,其异羟肟酸基团与催化口袋底部的Zn2+呈现单配位螯合模式,此配位模式是苯基异羟肟酸类HDAC6抑制剂特有的Zn2+结合模式。这些研究初步表明以Ⅰ-10k为代表的系列Ⅰ衍生物可能通过与CD2相互作用从而抑制HDAC6活性。TCGA（The Cancer Genome Atlas）数据库分析发现,HDAC6mRNA 在食管癌病人癌组织中的表达明显高于正常组织,且与患者较差的预后呈正相关。随后的实验表明,化合物Ⅰ-10k对6种不同分化程度的人食管癌细胞株（TE-1、Kyse-30、EC-109、Kyse-510、Kyse-140、Kyse-150）均表现了不同程度的抗增殖活性（IC50=2.77-12.58 μM）,其中对EC-109细胞的抑制作用最强;进一步的作用机制研究表明,Ⅰ-10k可浓度依赖性地抑制EC-109细胞的侵袭,诱导其凋亡,对周期阻滞没有明显影响;药效学评价发现,Ⅰ-10k能够抑制人食管癌EC-109细胞裸鼠移植瘤的生长,且毒副作用小,并表现了良好的药代动力学特性,有进一步开发的潜力。上述发现鼓舞了我们对此类1,3-二芳基-1,2,4-三氮唑类衍生物开展进一步的结构修饰,探讨其对HDAC6抑制活性的影响。在系列Ⅰ衍生物的基础上,我们借助计算机辅助药物设计（Computer-aided drug design,CADD）,综合运用骨架跃迁、生物电子等排等原理,分别对其Cap、Linker区域进行了系统的构效关系研究,并因此得到七个系列,共计90个全新的化合物。具体包括:1)系列Ⅱ—Cap区N1苯基的烷基化替换;2)系列Ⅲ—Cap区C3苯基的杂芳基替换;3)系列Ⅳ/Ⅴ/Ⅵ—Cap区1,2,4-三氮唑母核的骨架跃迁;4)系列Ⅶ—Linker区NH的烷基化;5)系列Ⅷ—Linker区的骨架跃迁。这些系统的结构修饰以及构效关系研究进一步剖析了1,3-二芳基-1,2,4-三氮唑类衍生物作用于HDAC6的结构特点,为基于此骨架设计单靶向HDAC6或双靶向HDAC6/1抑制剂提供了思路。总之,本论文综合运用基于结构的药物设计策略,设计、合成了八个系列共计130个结构全新的1,3-二芳基-1,2,4-三氮唑类衍生物,丰富了HDAC抑制剂的结构类型;通过构效关系分析,系统地探究了衍生物Cap、Linker及ZBG区的变化对HDAC6抑制效力和选择性作用的影响,为靶向HDAC抑制剂的构筑提供了借鉴;同时,对代表性化合物Ⅰ-10k开展的体内外抗食管癌EC-109细胞增殖活性评价工作为食管癌的治疗提供了新的候选分子,也为靶向组蛋白去乙酰化酶的抗消化道肿瘤药物的发现提供了重要的理论依据和实验指导。