基于分子描述符和机器学习方法预测和虚拟筛选乳腺癌靶向蛋白HEC1抑制剂

HEC1(癌症高表达蛋白)是纺锤体检查点控制、着丝粒功能、细胞存活的关键的有丝分裂调节器,与原发性乳腺癌的不良预后有关.筛选具有高亲和力的HEC1新型抑制剂对探索乳腺癌的靶向治疗具有重要意义.本文从结构多样性的化合物库中筛选HEC1抑制剂.通过对分子描述符的特征筛选,采用支持向量机(SVM)和随机森林(RF)方法分别对HEC1抑制剂和非抑制剂建立了分类模型.经对比, RF模型显示了更好的预测精度.我们采用RF模型对HEC1抑制剂进行了虚拟筛选,从“in-house”实体库筛选得到2个潜在的HEC1抑制剂分子.随后对筛出的化合物进行了体外活性实验,发现对乳腺癌细胞株MDA-MB-468和MDA-MB-231均有一定程度的抗肿瘤活性.研究结果表明,机器学习方法对于设计和虚拟筛选HEC1抑制剂有良好的效果.     

1/2,5-二取代吲唑-3-甲酰胺衍生物的合成及其抗肿瘤活性

以吲唑-3-羧酸为原料,依次经溴代和酯化反应制得中间体5-溴吲唑-3-羧酸甲酯(2);2经N-烷基化并原位水解生成1/2-取代-5-溴吲唑-3-羧酸(3);3与吡啶酮甲胺类化合物经缩合反应制得酰胺(4);4与芳基频哪醇硼酸酯发生Suzuki偶联反应合成了14个新型二取代吲唑-3-甲酰吡啶酮甲胺衍生物(5a~5n),收率26%~32%,其结构经~1H NMR,~(13)C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征。通过NOE差谱确证了取代基在吲唑氮原子上的取代位置。采用MTT法研究了5a~5n对人B淋巴瘤细胞(Ramos)、人黑色素瘤细胞(CHL-1,WM-266-4)和乳腺癌细胞(BT-474)的体外抗肿瘤活性。结果表明:5a,5b,5m对Ramos细胞、5a,5b,5l对WM-266-4细胞、5a,5b,5d,5e,5h,5j,5m,5n对CHL-1细胞和5a,5b,5d,5h,5m对BT-474细胞具有较好的抑制活性(IC5010.0μmol.L-1)。     

2,2-二丙基-β-丙氨酸的合成

以氰基乙酸乙酯为起始原料,在强碱作用下与溴丙烷经两次烷基化反应制得2-氰基-2-丙基-戊酸乙酯(3);3中氰基经镍催化还原为氨基得2-氨甲基-2-丙基-戊酸乙酯(4);4经水解反应合成了2,2-二丙基-β-丙氨酸,总收率37.4%,其结构经1H NMR确证。     

硝基呋喃亚甲基哌啶类化合物的合成与抗结核活性

结核是由结核分枝杆菌引起的一种慢性呼吸道传染病,对人类的健康构成严重威胁。 本文利用药效团拼接原理,将片段硝基呋喃和苯基噻唑组合,得到了19个2-(1-((5-硝基呋喃-2-基)甲基)哌啶-4-基)噻唑(5)和2-(1-((5-硝基呋喃-2-基)甲基)哌啶-4-基)-4-苯噻唑(6)系列化合物,测试了所有化合物在1和0.1 μmol/L浓度下对结核分枝杆菌H37Ra的抑制率。 构效关系分析表明,苯环上有取代基有利于活性,且苯环上对位取代普遍优于间位和邻位取代,对位吸电子基团取代活性优于对位供电子基团取代活性。在苯环对位吸电子基团取代中,—CF₃取代的化合物2-(1-((5-硝基呋喃-2-基)甲基)哌啶-4-基)-4-(4-三氟甲基)苯基)噻唑(6f)活性最高,在1和0.1 μmol/L浓度下,抑制率分别为99.6%和93.4%。 鉴于新化合物具有抗结核高活性,化合物6f可作为抗结核候选化合物进一步研究。     

N-（3,5-二氨基-6-氯吡嗪-2-甲酰基）硫脲的合成新工艺

本文开发了一种化合物N-（3,5-二氨基-6-氯吡嗪-2-甲酰基）硫脲（TM）的合成新工艺。将叔丁醇钾与硫脲原位反应制得硫脲钾盐,再与3,5-二氨基-6-氯-吡嗪甲酸甲酯发生亲核反应一步合成TM,收率85%,化学纯度99%,其结构经¹H NMR, ¹³C NMR和LC-MS表征。该合成工艺稳定,已放大至公斤级。     

基于药效团的BRD4靶向小分子抑制剂虚拟筛选

BRD4靶点和多种肿瘤密切相关,是具有良好成药性的热门靶点。本文选取活性较好且结构差异较大的BRD4小分子抑制剂作为训练集分子,基于配体小分子共同特征(HipHop)方法使用Discovery Studio 3.0分子模拟软件构建了药效团。药效团通过测试集验证、ROC曲线验证(SE(sensitivity)=0.93765、SP(specificity)=0.89500、(AUC)=0.956),结果表明构建得到的药效团具有较强的可靠性和较高的可信度。药效团模型含有1个芳环中心、1个疏水基团、2个氢键受体四个药效特征元素。此药效团被用于ZINC数据库进行虚拟筛选,共筛选了861203个分子,命中率为0.782%。再对筛选得到的分子经过分子对接、ADMET成药性预测、构象分析并讨论分子-蛋白相互作用模式,最终得到了21个有潜力的BRD4小分子抑制剂。     

新型苯并咪唑衍生物的合成及生物活性研究

以取代苯酚为原料,合成8个新型的2-苯氧甲基苯并咪唑类化合物,通过1H-NMR和HRMS确认其结构。MTT法测试其抗肿瘤活性,实验结果表明,大部分化合物具有较好的广谱抗肿瘤效果,其中化合物2h对大多数肿瘤细胞株的IC50值均达到了低微摩尔水平,对人胰腺癌(BxPC-3)的IC50达到3.6μM。试管二倍稀释法测试其抗菌活性,实验结果表明,目标化合物显示出抗菌活性,化合物2a对粪肠球菌和金黄色葡萄球菌的MIC达到16μg/mL。     

1-甲基-5,6,7,8-四氢异喹啉酮-4-甲胺的合成研究

以环己酮为起始原料,经缩合、酰化及酸性水解反应制得2 乙酰基环己酮（1）;在三乙烯二胺催化下,1与氰基乙酰胺环化得四氢异喹啉酮（2）和四氢喹啉酮（3）混合物,在乙醇中回流并趁热过滤进行分离纯化得2和3; 2经催化加氢反应合成1-甲基-5,6,7,8-四氢异喹啉酮-4-甲胺,3步总收率39.8%,其结构经¹H NMR、¹³C NMR、 ¹H-¹⁵N HMBC和MS确证。     

新型酞嗪酮-5-甲酰胺衍生物的合成及其抗癌活性

以糠醛为原料，依次与偏二甲基肼发生成腙反应、与马来酸酐发生D-A反应、芳环化、水解及与肼和取代苯肼反应得到呔嗪酮-5-羧酸，随后经酰胺化反应合成了17个新型的呔嗪酮-5-甲酰胺衍生物(6a~6g和9a~9j)，总收率21%~27%，其结构经¹H NMR, ¹³C NMR及HR-MS(ESI)表征。采用MTT法考察了化合物对人胰腺癌细胞(Capan 1)、人结直肠腺癌细胞(SW620)、人结肠癌细胞(HCT116)和人乳腺癌细胞(MDA-MB-231)的增殖抑制活性。结果表明：化合物9j对Capan-1细胞的增殖具有良好的抑制活性，IC₅₀为6.65 μM。