开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
- 拟研究的问题
Bromodomain(BRD)是一种保守的蛋白质模块域,在许多染色质和转录相关的蛋白质中被发现,这种蛋白质有识别乙酰化赖氨酸残基的能力。而赖氨酸乙酰化是调节调节染色质结构的关键机制,异常的乙酰化水平与多种疾病的发生有关。近些年,人们已经开发了具有强效和高度专一性的溴化的化学抑制剂,并已广泛用于一组bromodomain家族,称为BET蛋白质,它由串联的布罗莫结构域和一个额外的终端域组成。BRD4是研究最好的BET蛋白,其与许多血液学和肿瘤有关。本项目主要分析现有BET小分子抑制剂,简要介绍布罗莫结构域结构,并设计合成一系列新型BET小分子抑制剂验证其抗肿瘤活性。
- 采用的研究手段
(1)晶体结构结合模式分析
每个BET蛋白包含一个保守的N末端motif(A),N末端磷酸化位点(NPS),一个基础残基丰富的BID区域,以及额外末端区域(ET)和分化的C末端motif(CTM).motif(A)是BD1与BD2间保守的长链区域,具体功能不清楚。NPS位于BD2的下游,通过磷酸化作用进行调控,影响与乙酰化组蛋白结合。同时可与BID下游联系。ET区域通过(蛋白与蛋白间作用)与NSD3, JMJD6, CHD4, GLTSCR1和ATAD5作用,影响转录的激活。最后BRD4的CTM区域,而并非全部BET家族,能够集中阳性转录延长因子b(p-TEFb). ASN-140,Tyr-139形成氢键,选择BC loop的Asp-144以及C环区域的Asp-145、Ile-146 以及Met149.在所有的氨基酸突变中,P82A、Y139F、D144A以及I146A突变后仍保留较强信号,而W81A,L94A,D145A,M149A明显减低结合活性,其中Y97,N140A降低的最显著。影响小分子JQ1与BRD4结合能力的因素,虽然小分子模仿乙酰化赖氨酸与BRD4BD1口袋进行结合,然而相互作用关系并不完全相同。
(2)化合物合成路线
小分子BRD4抑制剂的合成路线
试剂与溶剂条件:(a)D-丙氨酸,K2CO3,H2O,EtOH,100°.(b) K2CO3,H2O,室温.(c)二氧化锰,四氢呋喃,室温.(d)溴苄,碳酸钾,N,N-二甲基甲酰胺.(e) 3,5-二甲基异恶唑频呐酮硼酸酯,四三苯基膦钯,氮气保护,80°C。
- 文献综述
3.1BET蛋白
表观遗传学被定义为在转录后修饰模式中可遗传的变化,这导致了DNA序列中没有编码的新显性型的发展。对于布罗莫结构域赖氨酸乙酰化的表观遗传学来说,赖氨酸乙酰化是调节染色质结构的关键机制,研究中发现异常的乙酰化水平与多种疾病的发生有关[1]。在转录后的修饰组蛋白乙酰化是染色质的一个标志,组蛋白赖氨酸残留的乙酰化是调节调节细胞染色质结构和基因表达的重要转录后修饰之一。乙酰化消除了特定赖氨酸残基中的氨基基团的正电荷,削弱了组蛋白DNA复合物,从而形成一个开放的染色质状态[2]。这个开放的状态提供聚合酶,转录因子以及转录复合体的其他组成部分,并获得DNA,从而导致基因的转录激活。乙酰化水平由组蛋白乙酰化转移酶和组蛋白脱乙酰酶共同完成,其中组蛋白乙酰化转移酶称为“帽子”,是在赖氨酸残留物上作标记的酶,组蛋白脱乙酰酶叫HDACs,它可以擦掉这些别标记的酶。乙酰化标是由溴域(BrDs)识别的,它通常存在于染色质和转录相关的蛋白质中,这些蛋白质参与了许多蛋白质之间的相互作用,促进了激活转录的蛋白质复合物的形成[3]。
