肥胖和性功能障碍是常见的公共健康问题,严重影响患者的身心健康,目前的药物治疗都存在着不同程度的毒副作用,并且部分患者无效,因此需要寻找新的治疗途径。黑素细胞刺激激素(α,β,γ-MSH)和肾上腺皮质激素(ACTH1–39)来自于阿黑皮素原(POMC)的蛋白降解。它们作为内源激动剂通过激活黑皮素受体(MCRs)产生广泛的生物学效应,包括黑素细胞变黑、抗炎、类固醇的生成、能量稳态、摄食行为以及性行为等。黑皮素受体作为G蛋白偶联受体的一个亚家族,包括五种受体亚型,分别为MC1-5R,分布在不同的组织。其中分布在中枢神经系统的MC3R和MC4R对控制食欲、能量平衡以及性行为等方面有重要的生理作用,但它们的作用机制还不完全清楚。MC4R激动剂具有降低食欲,增加勃起的作用。内源激动剂由于自身不耐酶解,同时缺乏受体选择性,因而不易直接作为药物使用。MT-II以及PT-141是人工合成的、具有环状结构的黑皮素类似物,与内源激动剂相比,具有较高的活性和抗酶解性。其中,PT-141应用于性功能障碍的治疗已完成IIb期临床,对女性性冷淡来说是目前有效的候选药物,但它们仍旧缺乏受体选择性。为了更好的区分MC3R和MC4R的作用,需要设计高活性、高选择性的新型黑皮素类似物,同时,进一步研究构效关系,向拟肽和非肽类发展,为开发具有自主知识产权的新药打下基础。在生物活性肽的化学修饰中,在肽链中引入非天然氨基酸是一种重要的研究方法,不仅可以寻找高活性天然肽的类似物,而且可以研究肽结构和功能的关系以及肽与受体间的相互作用机制。常见的蛋白质氨基酸结构都是一定的,有时无法满足特殊结构的要求,而非天然氨基酸,则可根据人的需要进行设计,进一步研究肽结构与功能的关系,推断或探索未知,因此合成非天然氨基酸已成为多肽研究中的重要部分。构效关系研究表明,四肽序列His6-Phe7-Arg8-Trp9是黑皮素产生活性的最小序列,其空间构象存在β转角,基于脯氨酸在序列中易于形成β转角,我们设计了羟脯氨酸衍生物,和脯氨酸一起用于结构和功能的研究。受体选择性研究表明,6位组氨酸的替换有可能增加受体选择性,基于噻唑基与咪唑基在空间上的相似性,而极性以及成氢键能力上的不同,我们设计了含有噻唑结构的非天然氨基酸;考虑6位疏水性对选择性的影响,设计了含有甲基和苯基取代的噻唑氨基酸;同时还设计了两个限制性氨基酸,通过这些非天然氨基酸的引入并结合N端或C端的修饰,设计了不同系列的黑皮素类似物,借以考察结构与活性以及选择性的关系。将糖中间体引入到具有生物活性的化合物中已经成为药物研究的重要措施,因为它们是治疗药物和基因的特殊载体;是改造生物活性肽骨架的重要修饰方式之一;对透膜性及分子识别等方面都具有重要的作用。研究表明,肽的糖基化修饰具有许多优良的性质,可以提高肽的抗酶解性,增加肽类药物的生物半衰期;更容易穿透血脑屏障;增加肽的水溶性;提高药物释放到特别的细胞或组织;提高肽类药物的肠吸收;稳定蛋白结构完整性。MC4R主要分布在中枢神经系统,为了提高生物利用度,降低酶解,因此提出了黑皮素糖基化修饰的设计思想。设计了含有葡萄糖和半乳糖的黑皮素类似物。本论文通过多步反应合成了9个保护的非天然氨基酸单体和2个糖连接子涉及36个中间体。其中,7个保护的氨基酸单体未见文献报道。目标单体通过氢谱、质谱、旋光、熔点测定。根据不同反应特点,优化了反应条件,与文献相比,提高了产率,简化了操作。完成了43个肽序列的合成和纯化,包括4个环肽,2个线十三肽,4个线七肽,27个线四肽和6个经葡萄糖和半乳糖修饰的糖肽。分子量通过ESI–MS鉴定,HPLC纯度大于90%。以PT-141为对照组,对合成的36个黑皮素类似物进行了MC3/4R亲和力的初筛。发现7个化合物对MC3/4R具有较高的亲和力。在100 nM剂量下,其中3个化合物(LK-SPL-010、026、027)与PT-141对MC3/4R的亲和力相当,另外4个化合物(LK-SPL-009、023、024、025)对MC3/4R的亲和力明显高于PT-141。在10nM剂量下,LK-SPL-009的抑制率达到50%,具有剂量相关性,与PT-141相当。初步构效关系表明:1)环肽结构的黑皮素类似物对受体的亲和活性好于相应线肽。2)实验数据进一步支持His位置对受体的亲和力不起关键作用,而只对功能活性和受体选择性有影响,因此,在设计对MC4R具有选择性的配体时,His是一个关键的替代位置。3)N端引入羧基,不影响亲和活性,可能对受体选择性和化合物的动力学性质有影响。