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目的:2012年,全世界有35万个新的白血病病患,并造成近27万人死亡。当前,最佳的医治方案是骨髓移植,但人类白细胞抗原匹配程度很低,达不到临床治疗的需求,分子靶向治疗已显示出巨大的潜力。近年来有研究发现蛋白酪氨酸磷酸酶SHP-2是一个理想的抗肿瘤靶点,它与肿瘤细胞发生发展和信号转导有密切的联系。SHP-2属于蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP)家族成员之一,而PTP家族成员功能各异,大多数PTP的活性部位高度保守,因此要获得无副作用且仅针对SHP2的选择性抑制剂十分困难。本课题的研究目的是对SHP-2及其高度同源的PTP1B和TCPTP构建三维药效团模型,基于已构建的理论作用模式,以#324为先导化合物,对其结构进行优化和改造,利用分子对接技术,分别对SHP-2、PTP1B和TCPTP蛋白的结合作用效果进行预测和评价,以期发现选择性SHP-2小分子抑制剂。方法:1.本实验对前期已合成且有活性数据化合物利用Discovery Studio 3.5软件生成了SHP-2、TCPTP、和PTP1B的三维药效团模型。在生成的药效团模型的基础上,通过对已知活性化合物#324的进一步修饰,设计一系列潜在的SHP-2小分子抑制剂。2.经过薛定谔软件中的Qikprop模块来预测化合物的类药性质。3.借助计算机辅助药物设计技术,利用薛定谔软件2009软件中的Glide模块将从蛋白数据库下载的SHP-2、PTP1B和TCPTP晶体结构作为对接受体,设计的化合物作为小分子配体进行对接,进一步说明受体和拮抗剂的相互作用模式。4.通过检索Beilstein及Sci Finder数据库,查阅相关文献,对设计出的化合物进行有机合成研究。应用氢谱和质谱等技术进行化合物结构确证。5.测定目标化合物的抑制酶活性。6.分子动力学研究。选取代表性的化合物进行分子动力学模拟,找到受体与配体的分子识别机制。为开发选择性SHP-2小分子抑制剂提供理论基础。结果:1.SHP-2抑制剂的最佳模型包括六个药效团元素(2个氢键受体,3个疏水基团和1个芳环中心);PTP1B抑制剂的最佳模型包括七个药效团元素(3个氢键受体,3个芳环中心和1个疏水基团);TCPTP抑制剂的最佳模型包括六个药效团元素(2个芳环中心,2个疏水基团和2个氢键受体)。在生成的药效团模型的基础上,通过对已知活性化合物#324的进一步修饰,设计出了一系列潜在的SHP-2受体抑制剂。2.依据Lipinski规则选择36个目标化合物。3.使用Glide对接程序对目标化合物与受体的结合模式进行了研究。其中2个化合物与SHP-2受体结合,其相互作用能为-14.1 k J/mol,并且结合体系稳定,与PTP1B的相互作用能为-1.62 k J/mol和TCPTP的相互作用为-1.40 k J/mol,均低于-2 k J/mol。4.利用有机合成的方法,以廉价易得的有机化合物为起始原料,经过格瓦尔德反应、亲核取代反应等合成了36个小分子化合物,并借助氢谱、质谱等图谱进行结构确证。5.在活性部分,进行了化合物对SHP-2、PTP1B和TCPTP的抑制活性测定,得到化合物针对三种酶的抑制活性数据。活性数据显出1个化合物对SHP-2具有选择性。6.根据化合物与SHP-2受体与拮抗剂动力学分析结果,可以看出残基对于拮抗剂的选择性有一定贡献。结论:本文通过建立药效团模型,并据此设计出一系列SHP-2抑制剂。经过酶实验验证一些目标化合物对SHP-2具有选择性。通过动力学实验在理论上探索目标化合物与SHP-2受体相互作用机理。SHP-2氨基酸Arg362、Lys364对提高SHP-2抑制剂选择性起到关键作用,这与现有的研究成果吻合。可以根据此,设计活性更强,选择性更高的SHP-2抑制剂,为治疗白血病提供新思路。