[发明专利]一种小分子抑制剂及在抑制鸟氨酸脱羧酶上的应用

说明书

技术领域

本发明涉及鸟氨酸脱羧酶(Ornithine decarboxylase；ODC)的小分子抑制剂及其应用，具体涉及人源鸟氨酸脱羧酶的小分子抑制剂及其在抑制和杀伤肿瘤细胞中的应用。

背景技术

蛋白质是生物体的主要组成成分之一，是完成各种生命活动的主要物质。在各种蛋白质中，蛋白酶对生命活动至关重要，几乎所有生物体内的生化反应过程都由蛋白酶进行催化。生物体内各种蛋白酶的活性具有严格的调控机制，一旦其调控机制出现问题，造成蛋白酶的活性过高、过低或者是完全失活，都会造成相应的各类疾病。因此，通过药物来调控蛋白酶的活性，使其恢复和保持在正常水平，具有非常重要的理论意义和现实意义。以结构为基础的药物设计，是设计以蛋白质为靶标的药物的一个非常重要的手段。

多胺(polyamines)是一类从氨基酸代谢产生的带正电的阳离子小分子，在所有生物体中都存在，对细胞生长、分化、存活及正常生物学功能等都不可缺少。多胺带多正电荷的特性，使它们能通过与带负电荷的生物大分子(DNA、RNA、蛋白质、细胞膜等)形成静电作用，从而调控非常广泛的生物学过程，包括染色体结构形成、DNA合成与稳定、DNA复制、转录和翻译、蛋白质磷酸化、核糖体生成、离子通道和膜表面受体的调控、自由基清除等。天然的多胺有很多种。在哺乳动物中，天然存在的有三种，即腐胺(putrescine)，精脒(spermidine)，精胺(spermine)，它们对哺乳动物正常生长和发育必不可少。由于多胺具有重要的生物学功能，其细胞内水平受到严格的调控。在快速繁殖的细胞中，如肿瘤细胞，多胺水平及ODC表达水平也会上升和失调。多胺水平升高，伴随着细胞增殖加快、凋亡减少、以及肿瘤浸润和转移相关基因的表达水平升高等。因此，多胺的调控，成为肿瘤治疗和药物研发中的一个重要手段。

多胺代谢的起始底物是鸟氨酸(ornithine)，它是精氨酸在尿素循环(urea cycle)中被精氨酸酶(arginase)催化的反应产物。ODC是多胺合成途径的第一个酶，催化从鸟氨酸(ornithine)到腐胺的反应，该步催化反应也是多胺合成途径的一个限速步骤。因此，合成ODC抑制剂，抑制腐胺的生成，是目前很受关注的一个肿瘤治疗途径。同时，由于病原微生物也需要正常的多胺水平，ODC抑制剂也成为针对病原微生物(如导致非洲锥虫病的布氏锥虫)的重要靶标。

当前，ODC的抑制剂DFMO(α-二氟甲基鸟氨酸)已经被用于临床，辅助癌症的化疗。但其与ODC的结合能力较弱，作用浓度很高，且由于是与ODC形成共价键的自杀性抑制剂，毒副作用非常大。因此，非常有必要开发出具有更好效果的ODC新型抑制剂。

发明内容

本发明的目的是通过计算机辅助的高通量药物筛选，提供一种针对ODC的新型小分子抑制剂，将其应用于鸟氨酸脱羧酶的抑制剂，可能可以用于制备治疗肿瘤、病原微生物感染的药物。具体为：

一种小分子抑制剂，其特征在于，该小分子抑制剂的结构式为：

其中，R₁为邻位或间位或对位。R₁烷基酯、烷基醚、烷基醛或烷基酮。

所述的R₁包括

进一步优选该小分子抑制剂的结构式为：

采用上述任意一种小分子抑制剂在抑制鸟氨酸脱羧酶(ODC)上的应用。

采用上述任意一种小分子抑制剂在制备治疗肿瘤药物中的应用。

采用所述的小分子抑制剂在制备治疗病原微生物感染药物中的应用。

将上述小分子抑制剂用于抑制鸟氨酸脱羧酶(ODC)的方法，包括如下步骤：

1)ODC原核表达质粒的构建

将ODC的基因序列，通过BamH I和Xho I酶切位点，插入到pET28a质粒中，构建出pET28a-hODC质粒，经DNA测序验证；

2)ODC蛋白的表达

将步骤1)构建的pET28a-hODC质粒通过CaCl₂法，转化到大肠杆菌BL21菌株中，通过卡那霉素进行筛选，然后将在含有卡那霉素的Luria-Bertani(LB)培养板上生长的菌株，接种至含有卡那霉素的LB液体培养基中，在37℃、250rpm培养至对数生长期，再添加异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)至0.5mM，在28℃诱导表达4小时，最后，离心收集细菌；

3)ODC蛋白的纯化