付竹，孫文超，欒相成，高錦欣，張志華

(遼寧工業(yè)大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧 錦州 121001)

2-氨基噻唑(2-AT)作為苯酚、兒茶酚的電子等排體[1]。它主要由一個(gè)五元噻唑雜環(huán)構(gòu)成，環(huán)上的1、3位含有硫、氮兩種元素[2]。近年來，人們逐漸發(fā)現(xiàn)了2-氨基噻唑衍生物可做為治療癌癥和細(xì)胞增殖性疾病的治療劑，其作用機(jī)制主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1 PGE2表達(dá)抑制劑

25%的癌癥的發(fā)生過程與炎癥有關(guān)，前列腺素E2(PGE2)是調(diào)節(jié)疼痛和炎癥的關(guān)鍵因素，在結(jié)腸、肺癌、乳腺癌、頭頸癌等癌細(xì)胞中過度表達(dá)。高劑量的非甾體抗炎藥(NSAIDs)會(huì)導(dǎo)致大腸癌腫瘤衰退，主要原因就是這些藥物能減少PGE2的水平[3]，但是，同時(shí)高劑量和長期使用的非甾體類抗炎藥，可引發(fā)包括胃腸不耐受、心臟病發(fā)作和血液凝固等諸多副作用，因此，合成一種降低PGE2表達(dá)水平的替代性抗癌藥物很有意義。Breland Smith[4]合成36個(gè)2-氨基噻唑類似物并測定它們對PGE2還原性，化合物1體外對PEG2的還原活性最強(qiáng)(EC50=90 nM)，但對COX-2抑制性IC50值>5M。

2 Hec1/Nek2抑制劑

Hec1(癌癥高表達(dá)蛋白)是外層著絲粒紡錘體檢查點(diǎn)調(diào)節(jié)器重要的組成之一，在有絲分裂過程中控制著著絲粒-微管附著，染色體排列，并能維持有絲分裂阻滯缺陷蛋白2(MAD2)，防止細(xì)胞過早進(jìn)入有絲分裂后期[5]。Hec1的激活受Nek2調(diào)節(jié)，Nek2是細(xì)胞周期調(diào)控蛋白激酶Ⅰ(NIMA)家族成員之一，具有絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶活性。Hec1 /Nek2和癌癥的發(fā)生過程密切相關(guān)，多種人類癌癥如NCI-60中均發(fā)現(xiàn)Hec1的過度表達(dá)，Hec1也是原發(fā)性乳腺癌和多發(fā)癌患者預(yù)后良好的標(biāo)志[6]。Lee等[7]設(shè)計(jì)并合成了一系的4-芳基-N-芳基羰基-2-氨基噻唑化合物，可做為Hec1/Nek2抑制劑(見圖1)，化合物2在體外表現(xiàn)出低納摩爾級的抗增殖活(IC50:16.3～42.7 nM)，SD大鼠體內(nèi)，高靜脈AUC(64.9M/ h，2 mg/kg)，并對異種移植人MDA-MB-231乳腺癌的小鼠體現(xiàn)出顯著的體內(nèi)抗腫瘤活性(T/C=32%，20 mg/kg，Iv)。C-M Hu[8]合成了INH衍生物3，它們可與Hec1蛋白394-408結(jié)構(gòu)域的W395，L399和K400殘基的相互作用結(jié)合，該區(qū)域緊鄰Nek2的特異性結(jié)合區(qū)域，能有效阻斷Nek2對Hec1 S165殘基的磷酸化。INH衍生物對HeLa、MB468細(xì)胞顯示納摩爾范圍的活性，并能有效抑制小鼠體內(nèi)腫瘤的生長，沒有明顯的毒性。Yongxia Zhu[9]以INH為模版，合成了一種對K562腫瘤細(xì)胞有明顯抑制作用的化合物4，用于慢性髓細(xì)胞白血病(chronic myelocytic leukemia,CML)潛在的治療。免疫共沉淀結(jié)果表明4與INH的作用機(jī)制相似，干擾Nek2結(jié)合Hec1，并降低了Nek2、Hec1的表達(dá)量，誘導(dǎo)細(xì)胞G0/G1期靜息和凋亡。

圖1 PGE2及Hec1/Nek2抑制劑的結(jié)構(gòu)

3 Chk1抑制劑

細(xì)胞周期檢查點(diǎn)激酶1(Chk1)由人類基因組編碼的一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，它主要參與細(xì)胞核內(nèi)DNA復(fù)制及損傷修復(fù)等一系列過程。當(dāng)DNA受到損傷時(shí)，Chk1被ATM和ATR磷酸化激活，造成細(xì)胞G2 期靜息。同時(shí)，Chk1還能激活一系列修復(fù)基因的轉(zhuǎn)錄促進(jìn)受損DNA進(jìn)行修復(fù)，以保持基因組的完整性[10]。腫瘤細(xì)胞中由于P53基因突變，缺失G1期檢查點(diǎn)，必須依賴Chk1檢查點(diǎn)途徑，才能對一些理化因素造成的基因損傷進(jìn)行修復(fù)，進(jìn)而存活[11]。研究發(fā)現(xiàn)，Chk1抑制劑(見圖2)能明顯增加DNA損傷性化療藥物的藥效并避免抗藥性的產(chǎn)生。Dudkin VY[12]等針對Chk1的ATP競爭結(jié)合位點(diǎn)合成了一系列吡啶氨基噻唑類化合物，其中含有乙二胺酰胺基的化合物體現(xiàn)出皮摩爾的抑制活性和較長的作用時(shí)間。化合物5與Chk1的晶體X-衍射結(jié)果顯示，乙二胺酰胺基的酰基氧與lys38形成氫鍵，乙二胺酰胺基末端的氨基基團(tuán)分別與Asn135、Asp148形成兩摩爾氫鍵，解釋了該類化合物高活性的原因。

該課題組還發(fā)現(xiàn)Chk1抑制劑處理后，H1299腫瘤細(xì)胞仍能逃避DNA損傷，進(jìn)入細(xì)胞靜息和有絲分裂，檢查點(diǎn)逃避分析(checkpoint escape assay，CEA)表明胞內(nèi)Chk1抑制劑活性的喪失可能與Cdk7活性有關(guān)。Cdk7是細(xì)胞周期依賴性激酶蛋家族的一員，其主要作用是維持細(xì)胞周期的轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)程。cdk7抑制劑可能導(dǎo)致細(xì)胞靜息，使Chk1抑制劑介導(dǎo)檢查點(diǎn)逃避分析失效。因此，在Chk1抑制劑的設(shè)計(jì)過程中還應(yīng)注意考慮Cdk7活性、分子量和分子的表面極性和親脂性等方面的因素。經(jīng)過對2-氨基噻唑的結(jié)構(gòu)修飾，化合物6及7顯示出較好的CEA活性[13]。

圖2 Chk1抑制劑的結(jié)構(gòu)

4 KDR激酶抑制劑

VEGFR-2又稱KDR或Flk- 1(kinase insert domain-containing receptor)，具有調(diào)節(jié)淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)淋巴管和血管的生成等作用，存在于血管和淋巴管內(nèi)皮等處，在多種癌細(xì)胞中VEGFR-2表達(dá)上調(diào)，是抗血管新生療法的重要靶標(biāo)之一[14]。Bilodeau MT等[15]以一種偶氮染料的結(jié)構(gòu)為模版，進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，得到化合物8(見圖3)，它顯示出較好的KDR酶活性和細(xì)胞毒性。隨后又在8基礎(chǔ)上結(jié)構(gòu)改造，合成了其它N-(1,3-噻唑-2-基)吡啶-2-胺[16]，9在表現(xiàn)出優(yōu)異的體內(nèi)活性同時(shí)能避免對hERG的抑制，延長QTc，具有良好的體內(nèi)藥動(dòng)學(xué)。

Sahar M. Abou-Seria等[17]合成了一系列酞嗪衍生物，含2-氨基噻唑環(huán)的化合物10對VEGFR-2具有亞微摩爾級的抑制，IC50值為(0.40±0.0)μM。同時(shí)，體外抗腫瘤活性檢測證明10是最有效的抗癌劑，對白血病、前列腺癌的GI50值(MG-MID)分別為3.51和5.15 μM。分子對接顯示，N-H作為重要的氫鍵供體，與GLu885乙?；纬蓺滏I。同時(shí)，與蛋白之間存在四種芳烴相互作用，分別是酞嗪環(huán)和Leu840，哌嗪環(huán)與Phe1047，氨基噻唑環(huán)與Ile1044和Asp1046。

圖3 KDR激酶抑制劑的結(jié)構(gòu)

5 DNA復(fù)制抑制劑

紡錘菌素(netropsin，NT)是由鏈霉菌產(chǎn)生的一種堿性肽類抗生素，能選擇性地與B型DNA小溝中的富含A-T堿基對的區(qū)域結(jié)合，使DNA由A型轉(zhuǎn)變?yōu)锽型，從而喪失模版的功能。Laila A. Abouzeid[18]基于NT的結(jié)構(gòu)，合成了9種2-氨基噻唑類似物，11活性最好(IC50=38.3M)。課題組還模擬了這些化合物與β-DNA的結(jié)合模式，相關(guān)系數(shù)為R2=0.94，可為此類化合物進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)修飾提供參考。

6 KPNB1抑制劑

親核素β1基因蛋白(importin β1，KPNB1)參與細(xì)胞核轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的過程。癌癥細(xì)胞中，KPNB1在轉(zhuǎn)運(yùn)磷酸化STAT3(pSTAT3)、細(xì)胞膜受體、含NLS序列的受體酪氨酸激酶(RTK)如ErbB2及表皮生長因子受體(EGFR)等的過程中發(fā)揮作用。這些受體進(jìn)入細(xì)胞核后與細(xì)胞周期蛋白(cyclin D1)，環(huán)氧合酶-2(COX-2)，極光激酶A，原癌基因蛋白c-Myc，乳腺癌耐藥蛋白(BCRP)，STAT1及B-Myb等結(jié)合，促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)程[19]。競爭性蛋白結(jié)合分析法顯示[20]，12與KPNB1具有強(qiáng)大的親和力(Kd：20 nM)。Western blot法顯示12能導(dǎo)致核內(nèi)KPNB1、KPNA2、EGFR、ErbB2和STAT3含量的降低，確認(rèn)了12對入核蛋白通路的抑制作用。

7 人含纈酪肽蛋白抑制劑

人含纈酪肽蛋白(VCP，又名P97)，在多種生物中發(fā)揮作用。如ERAD(內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)降解)、有絲分裂完成后的核膜融合、高爾基重組、抑制凋亡、激活轉(zhuǎn)錄因子等。此外，VCP能與IκB作用，使之降解，從而激活NFκB通路[21]。Matthew G[22]發(fā)現(xiàn)2-苯胺基-4-芳基-1,3-噻唑?qū)CP有潛在活性，R1=4-OH及4-NH2的2-苯胺基-4-(4-氯苯基)-1,3-噻唑13、14活性最好(IC50分別為0.07 μM，0.08 μM)。

8 去乙酰酶抑制劑

組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶(HAT)和組蛋白去乙酰酶(HDAC)是影響表觀遺傳學(xué)活性的關(guān)鍵酶，利用這兩種酶可對組蛋白氮端氨基酸殘基進(jìn)行乙?；腿ヒ阴；?，調(diào)節(jié)染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄。抑制HDAC的活性，能夠引起細(xì)胞中乙?；M蛋白的堆積，使p21、p53等基因的表達(dá)水平增加，達(dá)到抑制腫瘤細(xì)胞的增殖、誘導(dǎo)細(xì)胞分化和凋亡的目的。SampathKumar Anandan[23]等設(shè)計(jì)了噻唑環(huán)連接哌嗪環(huán)、哌嗪環(huán)上帶有硫胺基的結(jié)構(gòu)15(見圖4)，這些新的分子，有效地抑制宮頸癌Hela細(xì)胞中提取的HDAC酶，并對乳腺癌MCF7細(xì)胞具有抗增殖活性。

圖4作用于其它靶點(diǎn)的2-氨基噻唑衍生物的結(jié)構(gòu)

9 展望

在噻唑類環(huán)2位引入氨基方便噻唑同其它活性片段拼接，而且可改善化合物水溶性。其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)決定了它很容易與靶標(biāo)蛋白形成氫鍵、π-π堆積、靜電和疏水等多種非共價(jià)鍵相互作用，因此，具有2-氨基噻唑環(huán)的化合物在醫(yī)藥領(lǐng)域尤其是抗腫瘤藥物領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。隨著對其結(jié)構(gòu)關(guān)系及作用機(jī)制的不斷研究，開發(fā)新型、高效、低毒的2-氨基噻唑類抗腫瘤藥物正逐步成為研究熱點(diǎn)。