- 立项依据
2003年，FDA批准上市了第一个以泛素-蛋白酶体为作用靶点的抗肿瘤药物-Bortezomib。而在2004年，诺贝尔生理学奖授予发现泛素—蛋白酶体通路（UPP）的科学家阿夫拉姆·赫什科、阿龙·切哈诺沃以及欧文·罗斯。这充分说明，泛素—蛋白酶体通道受到学界的广泛关注，并成为肿瘤药物研究的热门靶点。而Bortezomib（硼替佐米）在治疗多发性骨髓瘤方面的优异表现，使得肽硼酸类化合物成为研究的重点。然而多肽类药物在生物体内的免疫源性、化学和生物不稳定性、较差的膜通透性、较快的血浆清除率等缺点以及临床上明确的耐药性和周围神经毒性，使得肽硼酸类化合物的改进性研究具有广阔的空间。有鉴于此，本课题拟通过对Bortezomib进行骨架跃迁设计，引入非天然氨基酸替代天然氨基酸残基或引入非肽类骨架替代肽类骨架，在不改变其构象的前提下，改善肽硼酸类抑制剂的药物代谢动力学和药效特征，提高其生物稳定性。
为完成本课题，首先需对泛素—蛋白酶体通道（UPP）的功能、结构准确把握。现已了解到，人体内蛋白质的降解途径有两条:第一条是溶酶体途径。主要通过蛋白酶和水解酶控制胞外蛋白和跨膜蛋白的非特异性降解；而第二条是通过泛素—蛋白酶体通道，主要是由泛素标记的ATP依赖型蛋白降解级联反应，能够降解人体90%的不需要或者受损伤的蛋白质。因此，UPP对人体信号传导的调控、炎症反应等生理活动起着重要的作用。
UPP主要由泛素、泛素激活酶E1、泛素连接酶E2、泛素连接酶E3、去泛素酶DUB和26S蛋白酶体组成。人体内装配错误的蛋白质会在E1、E2、E3酶的作用下被泛素链标记，之后进入蛋白酶体空腔被降解为短肽。最常见的26S蛋白酶体主要由20S的催化中心以及19S的调节颗粒组成。20S蛋白酶体是由4个环堆叠形成的一个中空复合体，每一个环都包括7个亚基，组成7alpha;-7beta;-7beta;-7alpha;结构。其中，beta;1、beta;2、beta;5三种亚基具有酶催化活性，分别被称为半胱天冬酶样活性位点(PGPH,1)，胰蛋白酶样活性位点(T-L,2)和糜蛋白酶样活性位点(CT-L,5)。其中三个催化亚基均含有一个苏氨酸残基，其氨基末端作为亲核试剂可降解蛋白质。19S调节颗粒大致可以分为两个部分:“基座”和“盖子”，将20S催化中心夹在中间。它包含六个ATP酶和其他单元，负责标记蛋白的识别、展开和移位，然后使标记蛋白进入20S蛋白酶体。
实验证明，如果抑制蛋白酶体将会导致多种信号通路关键性蛋白的积聚，如与NF-kappa;B相关的Ikappa;B抑制剂、肿瘤抑制基因p53、细胞周期依赖酶抑制剂p21 和p27 及Bax蛋白等。这些关键性蛋白的积聚将导致细胞凋亡。另有研究发现，与正常细胞相比，癌细胞对蛋白酶体抑制剂的敏感性更强。有学者指出可能是因为在肿瘤细胞中蛋白质的运转周期短,使其对蛋白酶抑制剂的敏感性增加。综上，我们有理由相信，蛋白酶体抑制剂将成为治疗癌症的又一大利器。
泛素-蛋白酶系统一经发现, 科学家就开始研究开发各种各样的蛋白酶体抑制剂。无论是天然药物还是化学合成药物，大多都是作用于核心蛋白酶体20S的beta;1、beta;2和beta;5亚基，与其发生可逆或不可逆的结合，占据降解蛋白质的结合位点, 蛋白质降解过程受阻, 细胞分裂周期停滞。主要机理为：缺电子的蛋白酶体抑制剂与亚基N-末端是一个苏氨酸残基结合，发挥可逆或不可逆的作用。
迄今为止，蛋白酶体抑制剂主要有：肽醛基类、肽硼酸类、肽乙烯砜、环氧酮类、beta;内酯类。其中，肽硼酸类类由于其高选择性、活性和低分解率，成为理想的候选开发药物。硼替佐米（万珂，PS-341）作为肽硼酸类药物，成为第一个被批准上市的蛋白酶体抑制剂。但由于肽类药物固有的缺陷，还存在巨大的改造空间，本课题将以硼替佐米的结构为基础进行改造力求获得活性更佳、更稳定的药物。
二、课题的研究内容与目标
- 建立拟肽类共价蛋白酶体抑制剂的对接模型，进行化合物的辅助药物设计；
- 将计算机辅助药物设计，化合物活性检测方法与肿瘤细胞的生物学特点有机地结合，合成同一系列的5个高选择性、高活性的新化合物。
三、课题拟解决的关键问题
1．硼酸类化合物合成比较困难，硼酸的alpha;位存在一个手性碳原子，并且目标化合物中有一个手性中心，在合成过程中易消旋化，使终产物中的杂质限量难于控制；
2. 肽硼酸类化合物的生物药效明显,但存在明显的周围神经毒性。并且肽类化合物在体内易降解，不能口服，只能注射，药物代谢动力学特征和给药途径可改善；
