一．课题研究背景、概况与目的
1.背景
恶性肿瘤是严重威胁人类生命的重大疾病之一，全世界每年均有700多万人死于肿瘤。据美国癌症协会统计，肿瘤正逐渐取代心血管疾病成为全球头号杀手。随着分子生物学分子肿瘤学和分子药理学的迅速发展，抗肿瘤药物的研究正在从传统的细胞毒药物转向针对肿瘤特定靶分子，开发具有特异性分子机制的新型抗肿瘤药物。1-3
天然产物 （natural product, NP）或由 NP结构改造得到的新化学分子实体（new chemical entity, NCE）具有多靶标作用，结构多样新颖等特点，是创新抗肿瘤药物的直接或化学结构来源，对天然产物开展结构改造与优化是当代创新药物研究的热点方向。4,5
天然产物Lymphostin 是从链霉菌属细菌 KY11783 的培养液中分离得到的一个结构新颖的pyrrolo[4,3,2-de]quinoline 化合物。早期研究表明Lymphostin具有较强的免疫抑制作用，机制研究显示其对混合淋巴细胞反应以及迟发型超敏反应的阻滞效果是由对淋巴细胞特异性蛋白酪氨酸激酶（Lymphocyte-specific protein tyrosine kinase, Lck）和磷酸肌醇激酶（phosphoinositide 3-kinase, PI3K）的双重抑制所导致。Lymphostin对Lck和 PI3K的抑制活性均较为突出，IC50 分别达到50和1 nM.最近 Miyanaga 等发现 Lymphostin还是一个较好 mTOR激酶抑制剂（IC50 = 1.7 nM），对人前列腺癌胞株 LNCap和乳腺癌细胞株 MDA-468 具抑制活性（IC50分别是38和14 nM）。以上研究预示着Lymphostin的体外抗肿瘤效果应当与其抑制 PI3K、mTOR和Lck等肿瘤信号通路关键激酶有密切关系。6-9
PI3K-Akt-mTOR通路作为细胞内非常重要的信号转导途径（如下图所示），在细胞的生长、存活、增殖、凋亡、血管生成、自吞噬等过程中发挥着极其重要的生物学功能，该通路的紊乱会引起一系列的疾病，包括癌症、神经病变、自身免疫性疾病和造血型。磷脂酰肌醇3-激酶(PI3Ks)蛋白家族参与众多的与细胞生长及肿瘤生成的过程，如细胞增殖，血管生成，细胞运动、肿瘤侵袭，转移等，并进行细胞功能的调节。PI3K活性的增加常与多种癌症相关。
Lck主要在 T细胞和自然杀伤细胞中表达，属于Src酪氨酸激酶家族, 在T细胞活化以及分化调节的信号转导过程中起重要作用。而Lck在其他细胞中的异位表达可以诱发细胞发生病变。例如急性髓样白血病中Lck的表达量即与病情的恶化呈正相关； Lck的异位表达能够引发结肠癌和小细胞肺癌。
虽然Lymphostin表现出较好的多激酶抑制活性，且结构新颖，但其全合成比较困难，唯一全合成路线包括21步反应，且需要较为昂贵的试剂。也有报道以放射菌Salinispora tropica进行生物合成，但无法有效控制产物的结构，这些不利因素限制了对Lymphostin的深入研究。 本课题将探索合成基于Lymphostin的苊烯环式生物碱类似物，为进一步研究奠定基础。9
2.概况
骨架跃迁是用于改造已知NP的骨架结构，产生新骨架的有效方法。本课题首先在PI3K、mTOR和Lck晶体结构的基础上，运用分子对接与分子动力学手段研究Lymphostin与靶标的结合模式（详见工作基础部分），从中提炼出对结合靶标有重要影响的优势结构，然后在不影响优势结构和苊烯环式稠合骨架的前提下，对原骨架进行跃迁，构建新骨架，因此在骨架跃迁时构造了2个新骨架（Ⅰ和Ⅱ）。
