基于阴离子跨膜转运机制的小分子溶酶体pH调节剂的设计合成及生物作用机制

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溶酶体是一种由单层磷脂膜形成的酸性亚细胞器,在许多细胞过程中起着至关重要的作用。与其他的细胞器相比,溶酶体内的酸性环境既是其特征,又是其发挥功能的核心。溶酶体内含有多种水解酶,这些酶在pH 4.5-5.0时表现出最佳的活性。溶酶体内pH失调,容易导致其内吞和自噬降解等功能受损,从而引发神经退行性疾病、代谢紊乱、炎症、癌症和传染病等多种疾病。因此,能有效地调节溶酶体pH的药物或方法可用于治疗由溶酶体功能障碍引发的疾病。本论文主要包括两个部分。第一部分将目前文献报道的能够改变溶酶体pH的化合物分为两类,一类是提高溶酶体pH,另一类是降低溶酶体pH,并对它们的生物活性进行了概述。针对这些化合物存在稳定性低及改变溶酶体pH效率不高等问题,提出了本文的设计思路及研究内容。第二部分阐述了一系列带有吗啉基的芳基方酰胺类小分子化合物的合成、阴离子转运活性、改变溶酶体pH的能力及其可能的作用机制。氯离子选择性电极实验证明这些化合物具有较强的氯离子转运活性,并以阴离子交换的方式作为运载体来实现阴离子的跨膜转运。体外MQAE和MQAE-MP细胞染色实验表明,这些化合物能够在细胞及溶酶体上有效地介导氯离子的跨膜转运。吖啶橙,BCECF-AM,Lyso Sensor Green DND-189,fluorescein-tetramethylrhodamine-labeled dextran和Magic Red组织蛋白酶B与He La细胞的共染实验表明,这些化合物能够特异性地碱化溶酶体,破坏溶酶体的pH稳态,并导致溶酶体內组织蛋白酶B酶活性的降低。这些化合物碱化溶酶体的能力与其阴离子转运活性一致,说明阴离子跨膜转运可能是这些化合物能够高效调控溶酶体pH的作用机制。综上所述,本文成功合成了一系列带有吗啉基的芳基方酰胺。这些方酰胺能有效介导氯离子在囊泡和溶酶体上的跨膜转运,表现出优异的碱化溶酶体的能力,并且主要是通过阴离子跨膜转运来发挥作用的。这代表一种有效改变溶酶体pH的新方法,有望对溶酶体pH失调引发的疾病的药物开发提供一定的研究思路。
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