天然产物水鬼蕉碱导向的TopoI抑制剂的设计、立体选择性全合成及生物活性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21907044
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0706.药物化学生物学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Pancratistatin is a natural low toxic alkaloid with high anti-cancer activity. Due to the extremely low content in natural plants and difficult to extract, pharmacology study of Pancratistatin is hard to conduct and the application is restricted. Our previous study identified that a new antitumor mechanism of Pancratistatin is TopoI inhibition, and the inhibitory activity against TopoI and anti-proliferative activity of Pancratistatin are much better than Camptothecin. Therefore, Pancratistatin will serve as the lead compound in this project and series of novel TopoI inhibitors will be designed following the basic principle of drug design that combined with computer-aided drug design (CADD). A specific chiral nitro olefin shall be used as the starting material and chiral control source. We plan to exploit a novel, non-toxic residues and structure-oriented stereoselective total synthetic route with a six-step reaction which includes Michael addition reaction, and complete the total synthesis of Pancratistatin-type TopoI inhibitors. The antitumor activities, TopoI inhibitory activities and antitumor mechanism will also be studied in order to obtain one or two highly active and safe Topo I inhibitor(s). This project will provide innovative ideas for overcoming the high toxic problems of Camptothecin-type TopoI inhibitors which are due to the restriction of their structures. Meanwhile, our study will provide important theoretical basis for the development of anti-cancer drugs by targeting TopoI.
水鬼蕉碱是一个高效低毒的抗肿瘤天然生物碱,但因其在植物中含量低,提取困难,使其药理研究不够深入,作用靶标不明晰,其研究和应用受到限制。前期工作中,申请人发现水鬼蕉碱新的抗肿瘤机制:TopoI抑制,且其TopoI抑制活性和肿瘤细胞增殖抑制活性均优于喜树碱。在此基础上,本项目拟以水鬼蕉碱为先导化合物,运用药物设计基本原理,结合计算机辅助药物设计,设计结构新颖的水鬼蕉碱类TopoI抑制剂;再以手性硝基烯为原料和手性控制源,通过Michael加成等六步反应,探索一条新颖、无毒物残留、结构多样性导向的立体选择性合成路线,完成水鬼蕉碱类TopoI抑制剂合成;最后研究该类化合物对TopoI的作用机制,并进行抗肿瘤活性筛选,以期获得1-2个高活性高安全性的TopoI抑制剂。为克服已上市喜树碱类TopoI抑制剂因骨架结构限制造成毒副作用大等缺陷提供新的思路,为以TopoI为靶点的抗肿瘤药物研发提供理论依据。

结项摘要

水鬼蕉碱(Pancratistatin)是一个高效低毒的抗肿瘤天然生物碱,但因其在植物中含量低,提取困难,使其药理研究不够深入,作用靶标不明晰,其研究和应用受到限制。为解决水鬼蕉碱及其类似物物质基础问题,探索结构多样化抗肿瘤小分子合成路线,深入研究该类生物碱抗肿瘤作用机制,申请人依托本项目在三年执行期中,主要开展了以下研究:1.开发了以葡萄糖甲苷作为起始原料,合成得到手性硝基烯为手性控制源,基于高立体选择性分子间Michael加成和分子内Henry反应,完成具有6个连续手性中心的(+)-水鬼蕉碱的合成方法。该方法高效、易于放大、普适性好,可用于合成具有水鬼蕉碱骨架的多种生物碱,为(+)-水鬼蕉碱及其类似物的抗肿瘤机制及药效学研究奠定了物质基础;2.通过DFT计算、原位1H-NMR定点检测实验阐明了分子内Henry反应的机理和进程;3.首次发现了水鬼蕉碱及其类似物具有抑制TopoI活性的作用机制。通过TopoI酶活性实验、细胞克隆形成实验、流式细胞术(FCM)、Western blot、彗星实验、EB/Hoechst 33258荧光竞争实验、琼脂糖凝胶电泳、TARDIS等实验,阐明了水鬼蕉碱类化合物Narciclasine靶向TopoI发挥抗肿瘤作用的分子机制。4.产生成果包括通讯作者发表Organic Letters等高质量论文4篇、申请发明专利3件、入选云南省高层次人才培养计划-青年拔尖人才1人、晋升正高级职称1人、培养研究生4人。本项目工作为克服已上市喜树碱类TopoI抑制剂因骨架结构限制造成毒副作用大等缺陷提供新的思路,为以TopoI为靶点的水鬼蕉碱类抗肿瘤药物研发提供理论依据。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Total Synthesis of (+)-Pancratistatin and Its Potent Topo I Inhibition Activity Studies
( )-Pancratistatin 的全合成及其强效 Topo I 抑制活性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Organic letters
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Ding Fan;Liang;Leilei;Yao Jiacan;Wang Bo;Xu Chang;Liu D;an
  • 通讯作者:
    an
The effect of carbonyl on the isomerization of a galanthan ring system and total synthesis of (+/-)-beta-lycorane
羰基对加兰坦环体系异构化及(i-)-β-lycorane全合成的影响
  • DOI:
    10.1039/d0ob02398a
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Organic and Biomolecular Chemistry
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Liang Leilei;Li Ji;Shen Baochun;Zhang Yili;Liu Jianping;Chen Jingbo;Liu D;an
  • 通讯作者:
    an
Cyclometalated Iridium(III) Complexes as High-Sensitivity Two-Photon Excited Mitochondria Dyes and Near-Infrared Photodynamic Therapy Agents
环金属化铱(III)配合物作为高灵敏度双光子激发线粒体染料和近红外光动力治疗剂
  • DOI:
    10.1021/acs.inorgchem.0c01509
  • 发表时间:
    2020-10-19
  • 期刊:
    INORGANIC CHEMISTRY
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Bi, Xu-Dan;Yang, Rong;Gao, Feng
  • 通讯作者:
    Gao, Feng

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    刘丹丹

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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