基于Nrf2-ARE信號途徑設計天然產(chǎn)物導向的癌預防和神經(jīng)保護試劑及其作用機制研究.pdf

1、氧化應激被認為是導致癌癥和神經(jīng)退行性疾病的重要因素。激活 Nrf2/ARE信號通路不僅是細胞抵御氧化應激的重要機制，而且是發(fā)展間接抗氧化劑、癌預防和神經(jīng)保護試劑的有效策略；然而，該通路具有“雙刃劍”的角色，癌細胞中組成性高表達 Nrf2，又是其對化療藥物產(chǎn)生耐藥性的重要原因。因此設計和發(fā)現(xiàn)Nrf2的激活劑和抑制劑對抗癌試劑的研發(fā)都具有重要的意義?；贜rf2的伴侶分子Keap1具有高親核活性的半胱氨酸殘基，本論文以天然產(chǎn)物白藜蘆醇，姜黃

2、素和蓽茇酰胺為先導分子，從氧化電位和親電性等角度設計其類似物。選擇氧化應激誘導的細胞損傷模型研究它們作為 Nrf2激活劑使細胞實現(xiàn)適應性保護的結構基礎和化學生物學機制。此外，我們發(fā)現(xiàn)異甘草素能夠作為 Nrf2抑制劑和順鉑的敏化劑，協(xié)同誘導耐藥的癌細胞死亡。主要內(nèi)容和創(chuàng)新點總結如下：
　?。?）鄰苯二酚結構單元廣泛存在于飲食類天然產(chǎn)物中，而它們往往具有顯著的癌預防活性。盡管目前已知該單元氧化成鄰醌可能是其發(fā)揮癌預防活性關鍵步驟，但是

3、其胞內(nèi)轉化的機理并未澄清。以叔丁基氫過氧化物（t-BHP）誘導的HepG2細胞氧化損傷作為模型，我們發(fā)現(xiàn)，在所選擇的白藜蘆醇及其羥基化類似物中，僅僅具有鄰苯二酚結構單元的3,4-DHS能夠誘導細胞產(chǎn)生適應性保護。機制研究表明：3,4-DHS可通過促進Akt的磷酸化，誘導Keap1的半胱氨酸殘基修飾，抑制Nrf2泛素化并促進其核轉位，從而激活Nrf2信號通路以及誘導隨后的二相代謝酶表達實現(xiàn)細胞保護。值得注意的是，上述所有過程均可通過競爭的

4、親核試劑二硫蘇糖醇和銅離子的特異性螯合劑新亞銅廢除。該工作證實：3,4-DHS能夠作為親電前體，在胞內(nèi)利用銅離子轉化為鄰醌親電體，成為 Nrf2激活劑。這種銅離子介導的氧化反應對于其激活 Nrf2和誘導二相代謝酶表達以及最終的細胞保護是不可或缺的。這一發(fā)現(xiàn)揭示了胞內(nèi)銅離子的一種尚未公認的角色，即對具有鄰苯二酚結構單元的飲食類天然產(chǎn)物所具有的癌預防活性的貢獻。該發(fā)現(xiàn)不僅有助于理解這些天然產(chǎn)物為什么具有顯著的癌預防活性，而且提供了利用該結構

5、單元進一步設計多酚類導向的Nrf2激活劑的重要信息。
　?。?）基于認識到胞內(nèi)銅離子介導的3,4-DHS的氧化是其作為Nrf2激活劑的關鍵步驟，因此我們在保留鄰苯二酚結構單元的基礎上，從降低氧化電位，提高親脂性以及增強銅離子螯合能力的角度，設計了其共軛鏈延長的類似物3,4-DHD。我們選擇6-羥基多巴胺（6-OHDA）誘導的PC12神經(jīng)細胞氧化損傷模型，發(fā)現(xiàn)：3,4-DHD是優(yōu)于3,4-DHS的Nrf2激活劑和神經(jīng)保護試劑。

6、>　?。?）我們以姜黃素為先導分子，從提高穩(wěn)定性和親電性的角度，設計了鄰位雙三氟甲基取代的五碳單元類似物 A1。發(fā)現(xiàn)：該分子呈現(xiàn)出比母體分子顯著更高的Nrf2激活和神經(jīng)保護活性；其還原類似物 RA1完全失活，表明 A1的Michael受體單元是其作為 Nrf2激活劑的結構基礎。其機制包括：A1憑借其Michael受體單元促進Akt的磷酸化、共價修飾Keap1，抑制Nrf2泛素化并促進其核轉位，激活 Nrf2信號通路以及誘導隨后的二相代謝

7、酶表達，最終實現(xiàn)細胞保護。
　?。?）我們以蓽茇酰胺為先導分子，基于提高藥物代謝穩(wěn)定性和親脂性的考慮，在其苯環(huán)上不同位置引入三氟甲基，在此基礎上，為提高其親電性，在其內(nèi)酰胺環(huán)上的Michael受體單元的α-位引入吸電子的氯原子。據(jù)此我們發(fā)現(xiàn)了蓽茇酰胺導向的Nrf2激活劑和神經(jīng)保護試劑PLCl-4CF3。其激活Nrf2的機制與姜黃素類似物A1類似，但與激酶途徑調(diào)節(jié)無關。
　?。?）我們以順鉑耐藥的人卵巢癌細胞SKOV3/DDP