组蛋白的乙酰化修饰是表观遗传学中重要的翻译后修饰之一。组蛋白尾部的赖氨酸发生乙酰化修饰，可以使染色质结构打开;同时还可以提供蛋白识别的结合位点，尤其是可以招募溴结构域(Bromodomain，BRD)进行转录复合物的组装。因此，溴结构域充当了乙酰化赖氨酸的识别器。BET(Bromodomain and Extra Terminal)家族蛋白包括BRD2、BRD3、BRD4和BRDT，它们通过其溴结构域(BD1和BD2)与乙酰化赖氨酸(KAc)结合，进而调控基因表达。BET家族蛋白已经被证明与多种癌症、炎症或病毒感染等疾病相关。前列腺癌(PCa)是与BET蛋白密切相关的疾病之一。临床上前期采用雄激素剥夺疗法(ADT)治疗，然而几乎所有患者最终都会发展为致命性的去势抵抗型前列腺癌(CRPC)。虽然FDA批准的第二代抗雄激素药物对缓解疾病具有一定的功效，但患者很快出现临床耐药。因此，临床上迫切需要治疗前列腺癌的新策略。通过抑制表观遗传靶标BET溴结构域进而影响雄激素受体信号通路，是近年来报道的一种潜在新策略。尽管已有不少的BET抑制剂被开发出来，但其核心的弹头骨架类型仍相对有限，也没有获得上市药物;此外，用于前列腺癌功能研究的BET抑制剂也十分有限。因此，不论在基础研究领域还是在临床上，仍然迫切需要结构新颖且具有良好体内外活性的BET溴结构域抑制剂，以增强我们对BET抑制剂治疗潜力的理解。　　本课题研究目的在于设计出具有全新弹头骨架的高效高选择性BET溴结构域抑制剂，并开展相关的药理学研究，初步揭示抑制剂对前列腺癌的调控机制。我们首先基于现有抑制剂的晶体结构信息，提取关键药效团子结构，然后采用杂合策略设计了一个新型的可以模拟乙酰化赖氨酸的弹头骨架—苯并[d]异噁唑。基于该骨架，采用基于结构的药物设计策略，包括分子对接和复合物晶体结构解析以指导抑制剂的优化。通过对磺酰胺连接基团的设计以及对WPF区和BC区的改造，最终得到了高活性的磺酰胺类BET溴结构域抑制剂。代表性化合物2-18i (Y06036)对BRD4(1)蛋白表现出很强的结合亲和力，ΔTm为9.8℃，Kd值为82 nM。　　在第二项研究工作中，我们采用基于结构的杂合策略将苯并咪唑模板引入到苯并[d]异噁唑骨架中，设计并合成了一类新型的含有苯并[d]异噁唑母核的苯并咪唑类衍生物。新引入的苯并咪唑环可以与Trp81残基形成π-π相互作用。利用2-18i-BRD4(1)的复合物晶体结构作为分子对接模板，对新设计的化合物进行对接评价。经过系统的合成改造包括对WPF区优化和溶剂区改造，最终得到活性最优的化合物2-41q(Y06137)，它对BRD4(1)蛋白亦表现出很强的结合亲和力，△Tm为9.9℃，Kd值为81 nM。　　利用BROMOscan平台对两个系列中最优化合物2-18i和2-41q的选择性进行评价。结果显示它们在针对32个代表性溴结构域蛋白活性测试中，对BET家族的八个溴结构域蛋白表现出优越的选择性。此外，化合物2-18i和2-41q在体外可以抑制多种癌细胞的增殖，如AR阳性的前列腺癌细胞系和白血病细胞MV4; 11。它们也可以有效抑制前列腺癌细胞系的克隆形成。通过qPCR实验结果显示，2-18i和2-41q可以抑制前列腺癌细胞中AR，AR调控的下游基因，ERG和MYC等癌基因的表达。在C4-2B异种移植的CRPC小鼠肿瘤模型中，化合物2-18i和2-41q也显示出良好的抑制肿瘤增殖的效果，肿瘤抑制率分别为70％和51％。　　本研究首次设计了一个全新的可以模拟乙酰化赖氨酸的苯并[d]异噁唑弹头骨架。我们认为该弹头骨架对于设计不同家族溴结构域抑制剂具有潜在应用。本研究通过合理药物设计策略获得的高效高选择性的BET抑制剂，为开展针对前列腺癌的调节机制研究提供了优秀的小分子探针，并进一步验证了BET溴结构域作为抗前列腺癌药物靶点的可行性。此外，该研究为开发针对CRPC的治疗药物提供一类新的有前景的先导化合物，也为进一步开发具有自主知识产权的创新药物奠定了基础。