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Sirtuins是一类能够依赖β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(β-NAD+)催化Nε-酰化-赖氨酸去酰化反应的酶家族,与翻译后修饰―蛋白赖氨酸酰化是可逆的。另一个蛋白Nε-酰化-赖氨酸去酰化酶家族是含有Zn2+的酰胺水解酶。Sirtuin催化的蛋白酰化赖氨酸侧链去酰化反应并不是简单的酰胺水解反应,而需要NAD+作为共同底物进行去酰化反应,生成三个酶催化的反应产物,即尼克酰胺(NAM)、2’-O-酰基-二磷酸腺苷-核糖(2’-O-AADPR)和酰化赖氨酸去酰化的蛋白产物。酵母沉默信息调节因子2(Sir2)是第一个发现的sirtuin,目前为止,在哺乳动物中包括人体中共发现有7个sirtuins(SIRT1-7)。自2000年酵母Sir2被发现以来,sirtuin催化的去酰化反应越来越多地被证明在许多关键的细胞过程中发挥着重要的作用,如转录、DNA损伤修复和代谢等,该酶催化的反应也被视为许多人类重要疾病的治疗靶点,如癌症、代谢相关的疾病等。Sirtuin催化的去酰化反应的化学调节剂(抑制剂和激活剂)发展引起了学者们的关注。虽然已经报道的sirtuin化学调节剂的数目也不少(主要为抑制剂),但是真正有效的,选择性强且能透过细胞膜的sirtuin化学调节剂却不多,所以高效的选择性强且能透过细胞膜的sirtuin化学调节剂是我们需要进一步努力发掘的。在现有的sirtuin抑制剂中,催化机制导向的sirtuin抑制剂成为了主要类型,该类抑制剂的功效主要是由其分子中所含有的催化机制导向的sirtuin抑制弹头(inhibitory warhead)所赋予的。自从第一个这样的抑制弹头,即Nε-硫乙酰-赖氨酸被鉴定出来后,多个基于催化机制的sirtuin抑制弹头也被鉴定出来。为了消除Nε-硫乙酰-赖氨酸的硫酰胺基团潜在的代谢毒性,另一个催化机制导向的sirtuin抑制弹头,即L-2-氨基-7-酰胺庚酸(L-ACAH,一个Nε-乙酰-赖氨酸的结构类似物)也被学者们发现了,它是一个催化机制导向的SIRT1/2/3广谱抑制弹头。考虑到SIRT1/2/3也具有催化去除Nε-酰化-赖氨酸上比乙酰基更大的酰基,如丙酰基和十四酰基等,本课题的目的之一是通过在L-ACAH的酰胺-NH2上引入不同取代基以期增强对SIRT1/2/3的抑制效率。具体地,我们在先导弹头L-ACAH的酰胺-NH2上接上了一些简单的烷基和芳基以考察相应的构效关系,但是我们没有接上长碳链的烷基,因为人类sirtuin家族成员SIRT6具有强的Nε-酰化-赖氨酸去长碳链脂肪酰基(典型的是去十四酰基)的催化活性,而只有弱的去短碳链酰基的催化活性。鉴于此,以及SIRT1/2/3抑制弹头L-ACAH是催化机制导向的,而sirtuin家族成员之间的化学机制是保守的,本课题目的之二是通过将L-ACAH的酰胺-NH2长链(十二碳)烷基化以评估其作为SIRT6的抑制弹头的能力。在人类sirtuin家族中,SIRT5是另一个弱的Nε-乙酰化-赖氨酸去乙酰化酶,但是其具有强的去丙二酰/琥珀酰/戊二酰基催化活性,所以本课题目的之三是通过将L-ACAH的酰胺-NH2用Nε-丙二酰基、Nε-琥珀酰基和Nε-戊二酰基的模拟结构烷基化以评估其作为SIRT5的抑制弹头的能力。我们发现(1)酰胺-NH2单乙基化的L-ACAH衍生物是一个比L-ACAH强约2.4-6.6倍的SIRT1/2/3抑制弹头,(2)酰胺-NH2单十二烷基化的L-ACAH衍生物是一个强的SIRT6抑制弹头,(3)酰胺-NH2单羧甲基化的L-ACAH衍生物是一个强的SIRT5抑制弹头。