随着医药和疗法领域的不断进步,人类对于肿瘤发病机制的认知逐步进入细胞和分子水平,也逐步揭示出越来越多在肿瘤发生及发展中承担重要角色的关键信号通路和其中的膜受体、激酶等生物大分子,随之带来了将它们作为特异性靶标设计高效、高选择、低毒的抗肿瘤药物的可能性。分裂素原活化蛋白激酶(MAPK)信号转导通路在细胞的生长和生存中至关重要,而BRAF激酶是该信号通路中关键的组成之一,其最为常见的V600E突变在大约8%的人类肿瘤中被观察到,这一突变持续异常激活下游的MEK-ERK通路,从而促进了肿瘤的生长、增殖、侵袭和转移。因此,BRAFV600E成为了抗肿瘤药物中的热点。β-酮脂酰-ACP合成酶Ⅲ (FabH)控制着细菌脂肪酸生物合成的起始步骤并且是其反馈调节的关键酶,且普遍存在于病原体中,近年来一直是备受关注的新型抗菌药物针对的靶标。在本课题组对具有药效的小分子的研究中,1,4-苯并二嗯烷结构由于其独特的性质,被筛选出来并被引入到功能小分子的设计和先导化合物的修饰中。同时,吡唑啉类衍生物及与之相近的吡唑类衍生物,作为具有多种生物活性的先导化合物,在国际上也受到广泛的关注。本课题分别设计了BRAFV600E与FabH的特异性抑制剂,并逐步阐释对应的构效关系和未来设计方向。针对BRAFV600E,首先关注到前期工作中两类二芳基吡唑啉类衍生物可能存在的矛盾,探索其中含有邻位-OH的一类能够表现出良好的活性是源于邻位-OH本身对提高活性有所帮助还是前期的构效模型夸大了缺失的芳基的必要性,通过构建一系列桥梁化合物,使此前的两类化合物能够进行结构的比较,进而通过活性的评价,证明了邻位-OH确实能够弥补缺失一个芳基带来的不利影响,但缺失的芳基也有重要的作用。同时,由于桥梁化合物具有此前两类化合物的基本优势,这一系列的最优化合物(IC50 BRAFV600E=0.15 μM, GI50 WM266.4=1.75μM与阳性对照相当,并在激酶抑制活性方面优于前期的两类二芳基吡唑啉类衍生物。通过分子对接的结合模式的比较以及构建修正的3D QSAR模型,基本确定了此类具有BRAF印制活性的小分子的结构和与靶点作用的基本模式,其中关键的作用为与PHE583的相互作用,几乎共平面的A环和C环之间存在相互挤压,与A环和C环所在平面近于垂直的B环能同时挤压A环和C环。在此基础上,考虑到此类小分子骨架末端的三个因素均已接近或达到修饰的最优结果,虽然其生物活性已与阳性对照非常接近,但也可能面临骨架的限制,即无论如何修饰,也无法超过阳性对照,因此必须打破骨架的限制,寻求新颖但合理的结合模式。考虑到A环和C环共平面,故将两个芳环互换位置,且将C环的最优结构移植到A环,由于B环能造成比A环和C环更大的影响,因此优先设计并讨论B环的构效,且扩展了B环的设计范围,得到的新系列中,除了有与互换之前活性相近且结合模式相同的化合物,还得到了通过延伸骨架或构象翻转而导致具有更高活性的化合物,其中的最优化合物与阳性对照更为接近(IC50BRAFv600E=0.04 μM, GI50 WM266.4=0.8μM)且仍具有较大的进步空间。但正是由于这一轮的设计修饰打破了骨架的限制,除了构效模型需要重新构建和比较,经过数轮修饰的小分子是否仍具有高选择性和低毒性,也在这一阶段的工作中被重新验证,这一系列的代表化合物无论是对野生型的BRAF、同一家族的激酶CRAF还是上游的EGFR均表现出了对突变型BRAFV600E的选择性抑制,这一选择性在细胞水平也得到了体现。进一步的分子对接与拓展的3D QSAR结果表明,至少可以从伸展骨架和翻转骨架两个方向来打破此前的限制,而在未取代的环上进行修饰,也有进一步提高生物活性的可能性。针对FabH,保留酰腙将香草酸一侧关环的设计结果较为平庸,而不保留酰腙虽然能够在关环后仍取得较好的FabH抑制活性,但不利于体内传输。由于必须同时保留酰腙和关环,考虑到脂肪酸代谢本身的特点,即每一轮增加两个碳单位,初步的设计为延长一组碳碳双键的刚性结构；为使讨论丰富,将羧酸的导出位置也扩充为三组,合成了3系列共21个具有1,4-苯并二嗯烷结构的酰腙类化合物,均为首次合成与报道活性,其中最优化合物对测试菌株的MIC值均与阳性对照卡那霉素B相当,也显示了较好的广谱抗菌活性,其FabH抑制活性(IC50=3.5μM)也与阳性对照DDCP相当。构效分析和分子模型的研究尝试阐述了靶点与配体间的相互作用,也为设计FabH抑制剂提供了有价值的信息。