本文成功解析了内蒙古嘧啶K-5a2和25a与多个突变株的复合晶体结构

本文阐明了该类化合物具有高效抗耐药性的结构基础,为进一步基于结构合理设计高效抗耐药性NNRTIs奠定了结构生物学基础。其对所测单突变株和双突变株F227L+V106A,IIA-5b也具有一定的抑制活性,但远低于先导化合物K-5a2。IIC系列中有7个化合物对HIV-1野生株表现出纳摩尔活性(EC50 = 2.20-9.98nM),与 K-5a2(EC50=1.16nM)接近。IIA、IIB 和真IC三个系列的构效关系表明,先导化合物K-5a2右翼“哌啶胺-亚甲基-芳基”结构对化合物活性至关重要。IID系列多数化合物对HIV-1 IIIB和RES056具有高效的抑制活性。其中,IID-3e是抗突变株活性好的化合物,对所测单突变株和双突变株F227L+V106A 的 EC50 值均小于 10nM,对 RES056 的 EC50 值为 21.5nM,均优于ETV。此外,IID-3e在人肝微粒体中也表现出良好的体外代谢稳定性(T1/2 =80.1 min),目前正在对其进行初步成药性评价。靶向NNIBP'“可容纳区域II”的HIV-1 NNRTIs的设计、合成和活性评价。内蒙古玉嘧磺胺DAPY类NNRTls结构中含有多个亲脂性芳环,虽然能适应NNIBP的疏水性环境,但由于分子间紧密堆积所形成的π-π作用使该类化合物溶解度变得极差。为进一步提高化合物的抗耐药性并兼顾改善其溶解度,本论文第四章基于生物电子等排、骨架跃迁的药物设计策略以及引入极性基团、内蒙古嘧啶构象优化(晶体堆积分析)等改善溶解度方法,对K-5a2朝向NNIBP“可容纳区域II”的中心噻吩并嘧啶环进行了结构多样性芳(杂)环替换,设计合成了 11个子系列、共计72个化合物,以期得到具有更高抗耐药性和更佳成药性质的抗艾滋病候选药物。活性测试结果显示,34个化合物对HIV-1野生株的活性超过ETV。其中,Ar为对位含亲水性氢键供受体基团、中心环为噻唑并[4,5-d]嘧啶(IIIA)、噻唑并[5,4-d]嘧啶(ⅢB)、5,7-二氢呋喃并[3,4-d]嘧啶(ⅢG)的化合物对RES056均具有优于ETV的活性。ⅢA和ⅢB系列的活性尤其突出,EC50值在18.1-28.1 nM之间,是 ETV(EC50 = 45.4nM)的 2 倍左右。除此之外,ⅢF-5a(EC50 = 28.8 nM)和ⅢH-5a(EC50 = 25.8nM)抑制RES056的活性也优于ETV。对单突变株L100I、Y181C、Y188L、E138K 和双突变株 F227L+V106A,ⅢA、ⅢB、ⅢG 系列化合物与ⅢF-5a均表现出优于或相当于ETV的活性。通过化合物配体效率对抗耐药性突出的化合物进行了进一步的筛选,得到具有良好理化性质的化合物ⅢA-5a、ⅢA-5g、ⅢB-5a、ⅢB-5c和ⅢG-5a-d。溶解度测定结果显示,ⅢA-5a、ⅢA-5g、ⅢB-5a和ⅢB-5c的溶解度较K-5a2均大幅提高,在提高化合物抗耐药性的同时改善了溶解性。基于点击化学和原位筛选技术的NNRTIs的设计、合成和活性评价。基于CuAAC点击化学构建优势片段组合库并进行原位筛选是快速发现药物先导物的高效途径。本论文第五章首次将该方法运用于HIV-1 RT靶标。综合运用基于靶标结构的合理药物设计策略设计了 5种含有炔基片段的DAPY类化合物骨架,并进而根据HIV-1RT蛋白-溶剂界面柔性区域的结构特征,内蒙古嘧啶引入了电性和分子骨架多样性的叠氮取代基(39种),经CuAAC点击化学构建了含有1]6个化合物的组合库。对组合库进行原位筛选得到得到10个酶活抑制率超过ETV和K-5a2的活性分子。进而对其进行扩大量制备并进行体外活性筛选。活性结果表明,化合物细胞活性与酶活抑制率具有较高的一致性。内蒙古氨基嘧啶其中,C3A19(EC50 = 3.28nM,SI64103)和 C3A34(EC50 = 4.3 8 nM,SI48544)对 HIV-1 IIIB 表现出 了优于 ETV(EC50 = 5.1nM,SI889)的活性,且二者均具有极高选择指数。此外,C3A19对NNRTIs产生严重耐药性的双突变株RES056也表现出了良好的活性。总之,本论文针对HIV-1NNRTIs耐药性以及溶解度差的科学问题,综合运用基于靶标结构的合理药物设计、抗耐药性药物设计和提高溶解度(首次将晶格能和水合能概念用于DAPY类NNRTIs的设计)的药物设计策略、计算机辅助药物设计手段以及基于点击化学和原位筛选技术(首次用于HIV-1 RT靶标)对前期发现的先导化合物K-5a2进行了系统的结构优化,共设计合成208个结构全新的稠环类化合物以及116个含有三氮唑基团的组合库。经细胞及靶点水平的生物活性测试、内蒙古嘧啶化合物配体效率计算、溶解度测定、人肝微粒体稳定性分析等发现多个具有高效抗耐药和良好理化性质的先导化合物。经初步成药性评价,得到2个具有重要开发前景的候选药物K-5a2和25a。