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)
一、课题背景
凋亡信号调节激酶-1( apoptosis signal regulating kinases 1,ASK1) 是一种细胞丝裂原活化蛋白激酶激酶激酶( mitogen-activated protein kinase kinase kinases,MAPKKKs)。当细胞内活性氧簇应激、内质网应激、钙内流和细胞外炎症等信号刺激到机体时, c-Jun 氨基末端激酶( c-Jun amino terminal kinasec,JNK) 和 p38 MAPK通路被ASK1 激活,从而促进细胞增殖、分化、凋亡以及炎症因子的产生。
ASK1的活性受到多种机制的严格控制,如磷酸化,寡聚化和蛋白 - 蛋白的相互作用。ASK1是分子量为155kDa功能性蛋白,它由三个区域组成:N末端抑制区域,固有激酶区域(internal kinase domain)和C末端调节区域。ASK1 拥有一个丝氨酸/苏氨酸激酶区域,位于N末端和C末端卷曲螺旋区域侧面的分子中部。该区域丝氨酸/苏氨酸磷酸化和去磷酸化与 ASK1 的活性调节有关。Thr-845的磷酸化是 ASK1 活化所必须的。相反,Akt/蛋白激酶B使ASK1的Ser-83磷酸化而活性减弱。ASK1的C末端Ser-967磷酸化能提供与14-3-3蛋白结合位点,并使活性受到抑制。TRX、GRX、14-3-3蛋白、Prx-1可以抑制ASK1活性,而GSPT1可以激活ASK1活性。内源性的ASK1结构是形成一个大分子团块复合物(1500-2000 kDa),包括 TRX 和一些未验证的分子。该复合物是作为信号复合物参与 ROS (reactive oxygen species)相关活化 ASK1 的过程,因此被称为 'ASK1 signalosome'。该signalosome 的活性和基本构象是通过ASK1的C末端的卷曲螺旋区域形成的同源寡聚体为基础。ASK1 在该区域突变后形成小的复合物是检测不到其活性的。ROS 可以促使 TRX 从稳定状态的ASK1 signalosome中分离,之后TRAF2 和 TRAF6 参与到ASK1 signalosome 中形成一个活化的状态。
多年来,国内外科学家研究发现,激活后的ASK1除了诱发NASH和纤维化等之外,还参与多种疾病的过程。例如,beta;-淀粉样蛋白通过ROS激活ASK1,诱导原代大脑内皮细胞死亡中,这在阿尔兹海默症中起着重要作用。另外,MPTP可以激活ASK1使细胞损伤,而环境中 MPTP可能是引起帕金森病的原因之一。还有,心肌特异性14-3-3蛋白显性负相(DN 14-3-3)表达的转基因鼠中TRX还原酶明显下调,并且 ASK1 的活性显著升高并伴有Ser-967去磷酸化,超声心动图分析,DN 14-3-3鼠的心脏功能显著的受损:表现为心肌细胞凋亡、心肌肥厚和纤维化。ASK1信号通路也参与哺乳动物自身免疫反应,流感病毒感染后的人支气管上皮细胞细胞可以通过 ASK-JNK/p38 途径促使凋亡,LPS通过ROS诱导ASK1活化。在其他生理和病理方面,ASK1 也起到重要的调节作用。在炎症的过程中,ASK1 能有效的趋化和激活巨噬细胞在炎症部位的浸润,并在皮肤炎症相关性毛发再生起着重要的作用。在兔的脊柱缺血再灌注模型中,ASK1 的激活是通过与 14-3-3 蛋白分离和 Thr-845 磷酸化水平升高。同时,ASK1 下游 JNK 和 p38 磷酸化激活,从而诱导缺血再灌注损伤。
吉利德(Gilead) 公司开发的 selonsertib(GS-4997,1),虽然在治疗肺动脉高压(PAH)和糖尿病性肾病(DKD)两项临床2期研究中,双双未能达到其临床终点,但由于表现出较强 ASK-1 抑制活性,并且在一项治疗NASH的Ⅱ期临床试验中结果喜人,一直被看作是当前在研 ASK-1 抑制剂中非常有希望获得上市和临床实际应用的产品。但是在名为STELLAR 3和STELLAR 4的3期临床试验中,两项研究接连失利。2019年2月,selonsertib在其第一个3期临床试验(STELLAR-4)虽然安全性结果良好,但错过预先设置的48周临床终点;4月,吉利德又宣布其在另一项 STELLAR-3研究中未能到达预定的48周的临床终点。2019年底, selonsertib片在中国获批临床,开发适应症为治疗2型糖尿病成人患者的中晚期糖尿病肾病(DKD)。
- 实验目的及意义
本项目将在前期研究工作的基础上,对已获得的先导物进行进一步的结构优化,希望通过发现更具潜力和安全性的新型选择性ASK1抑制剂,并通过质谱,对中间体和最终产物进行结构确认。
- 可行性分析
本毕业设计所涉及的合成路线可找到相关文献支持,所在课题组长期从事新药研究与开发,以及化学合成工作,积累了大量抑制剂合成经验,可确保合成工作顺利进行;实习所在课题组硬件设施完善,平台拥有质谱、高效液相色谱等大型仪器,可以完成化合物的分离、测纯及结构鉴定。
- 研究方法和内容
本毕业设计在本课题前期研究的基础上,通过基于结构的药物设计,设计并合成一类结构新颖的ASK1小分子抑制剂,并通过核磁共振氢谱和质谱,对中间体和最终产物进行了结构确认。认真阅读一定数量课题相关的外文文献,对课题进行调研。学习掌握药物合成实验的基本操作,在指导下独立完成若干目标产物的合成。学习简单小分子化合物的合成路线设计思路,学习使用检索工具对合成操作进行调研与分析;学习调研查阅文献,完成本科毕业论文的撰写。
- 工作计划
2月28日—3月20日:完成文献查阅、开题报告等前期工作。
