海洋肽類BACE1抑制劑的結構最佳化與活性研究

《海洋肽類BACE1抑制劑的結構最佳化與活性研究》是依託復旦大學，由李英霞擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：海洋肽類BACE1抑制劑的結構最佳化與活性研究
• 依託單位：復旦大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李英霞

項目摘要

老年痴呆是一種神經系統退行性疾病，嚴重威脅到我國的人口質量和全民健康水平。β-分泌酶(BACE1)被認為是安全有效、最有希望攻克老年痴呆的潛在藥物靶點。本項目基於我們前期發現的具有全新結構和顯著BACE1抑制活性的海洋肽tasiamide B及三個類似物和初步的構效關係結果，開展結構的進一步最佳化，以獲得高活性、高選擇性、能透過血腦屏障的先導化合物。具體包括：以確定最小活性片段為指標，剪除非活性必需結構單元，進行第一輪結構最佳化；以提高活性和選擇性、確定活性分子與BACE1作用方式為指標，藉助計算機輔助設計技術、通過培養複合物的單晶，進行第二輪結構最佳化；以提高過膜性和穿透BBB為指標，通過調節分子脂溶性及電荷性質等，對活性化合物進行第三輪最佳化，最終獲得高質量的先導化合物。本項目的開展將為具有自主智慧財產權的新結構類型BACE1抑制劑的研究奠定基礎，並為海洋肽類化合物的研究拓展新的方向。

結題摘要

基於前期發現的對BACE1具有很強抑制活性的海洋肽tasiamide B-DPDA為苗頭化合物，總計設計合成了76個目標化合物，確立了構效關係，簡化了分子結構，發現了5個分子抑制BACE1的IC50小於50 nM。將5個活性分子與BACE1靶蛋白進行單晶培養，順利獲得了4個複合物單晶結構，這是首次發現海洋活性肽具有BACE1活性，並且闡明與靶蛋白的作用方式，並為進一步的結構最佳化提供了有力的參考。 在進行BAC1活性評價的同時，評價了活性分子對其他天冬氨酸蛋白水解酶——γ-分泌酶的抑制活性，其中2個活性分子對γ-分泌酶表現出很弱的抑制活性，表明它們是很好的BAC1選擇性抑制劑。另一方面，對所合成的化合物進行了其他兩種重要的天冬氨酸蛋白水解酶—組織蛋白酶D（cath D）和組織蛋白酶E（cath E）抑制活性的評價，發現了目前報導的活性最強的、選擇性最高的cath D抑制劑（IC50為78.3pM，對cath E的選擇性達到169倍），這為這兩個具有高度同源性蛋白的功能研究提供很好的分子探針。 進一步在細胞水平上，測定了上述2個活性分子對CHO 2B7細胞的Aβ生成的影響（包括總 Aβ 和β40，A β42，由β-分泌酶（BACE1）和 γ-分泌酶連續作用產生）。結果顯示，２個化合物抑制Aβ生成的IC50接近納摩爾，表明它們具有很好的透膜性。在穩定性方面，2個化合物顯示較好的體外血漿穩定性和體內細胞穩定性。在裸鼠體內活性方面，2個活性化合物能夠透過BBB，在30 mg/kg 劑量注射能夠顯著降低小鼠腦內Aβ。 上述研究結果不僅為基於BACE1靶點的抗老年痴呆藥物的研究提供了重要基礎數據，也為cath D的功能研究提供了重要的分子探針，拓展了海洋活性肽的套用領域。