[发明专利]广谱的去乙酰化酶抑制剂乙酰化赖氨酸及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物医药技术领域，具体涉及一种作用于生物体内去乙酰化酶的小分子抑制剂及其应用。

背景技术

乙酰化修饰是可逆的动态的修饰，通过乙酰基转移酶（Acetyltransferases）将乙酰基团加到蛋白质内部的赖氨酸残基的-NH2上，通过去乙酰基转移酶（Deacetylases）移去乙酰基团。自从1964年乙酰化修饰被第一次发现在组蛋白上以来(1)，有将近200种蛋白质被发现并实验证实有乙酰化修饰，包括许多重要的转录调控因子如p53、RB、NF-B、E2F1和HIF-1等，因而乙酰化修饰调控着调控细胞凋亡、亚细胞的定位、DNA和蛋白质相互作用、DNA复制和修复、DNA转录的活性及蛋白质的稳定性等众多重要的生命活动，乙酰化修饰逐渐被认为是一种重要的翻译后修饰并且参与了包括糖尿病、肿瘤和免疫性疾病等多种疾病(2-6)。

去乙酰基转移酶（HistoneDeacetylases，HDACs）根据序列同源性细分，去乙酰化转移酶可进一步分成4类。第1类包括HDAC1、HDAC2、HDAC3和HDAC8，它们与酵母中的Rpd3同源；第2类是与酵母中的Hda1同源的，有HDAC4、HDAC5、HDAC6、HDAC7、HDAC9、HDAC10而HDAC11在序列与Rpd3和Hda1具有均等的保守性，被分成了第4类；第3类是SIRT1至SIRT7这7个蛋白，序列与酵母的Sir2在进化上保守的(7)。目前已经发现多种去乙酰化酶抑制剂：HDAC抑制剂的种类主要有：TSA、SAHA、trapoxin、apcidin、丁酸和丙戊酸等；而Sirt类的去乙酰化酶抑制剂：烟碱（Nicotinamide）、Sirtinol和splitomicin等。

在已经发现的去乙酰化酶抑制剂中，许多已经证实有药物效应：一些HDAC抑制剂如FK228和MS-275在异体移植模型中显示出强大的抗肿瘤活性(8)。丁酸，FK228，MS-275以及valproicacid已经经过了临床评估阶段。作为SIRT类抑制剂的烟碱(Nicotinamide）和Sirtinol被发现可以促进细胞内重要糖异生蛋白PEPCK1(phosphoenolpyruvatecarboxykinase1)的降解同时抑制细胞糖异生显示出了良好的治疗糖尿病的应用前景(3)。由默克公司开发的SAHA（商品名ZOLINZA），已于2006年底被美国FDA批准以皮肤T淋巴细胞瘤（CTCL）为适应症而上市应用。越来越多的去乙酰化酶抑制剂的发现和应用，标志着去乙酰化酶作为新颖药物靶标有着广阔开发前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种去乙酰化酶小分子抑制剂及其应用。

本发明提供的去乙酰化酶抑制剂，为结构式如下述Ⅰ式所示的化合物（简称：乙酰化赖氨酸；N_ε-Acetyl-L-lysine，记为AcK）：

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本发明所述的抑制剂通过抑制去乙酰化酶的活性而发挥预防或治疗糖尿病、肿瘤和免疫性疾病的作用。

本发明所述的去乙酰化酶包括四类：第1类包括HDAC1、HDAC2、HDAC3和HDAC8，它们与酵母中的Rpd3同源；第2类是与酵母中的Hda1同源的，有HDAC4、HDAC5、HDAC6、HDAC7、HDAC9、HDAC10；第3类是SIRT1至SIRT7这7个蛋白；第4类是HDAC11，序列与Rpd3和Hda1具有均等的保守性。抑制剂是抑制上述四类去乙酰化酶的活性。

本发明所述的抑制剂可进一步用于制备预防和治疗由蛋白质乙酰化修饰改变引起疾病（包括糖尿病、肿瘤和免疫性疾病等）的药物。

本发明通过结构生物学、生物化学、分子生物学和动物学实验，对式Ⅰ的化合物进行抑制剂的确定、抑制活性的检测、抑制葡萄糖异生的检测，最后观察其对哺乳动物血糖利用及糖异生的作用。

结果显示，本发明的化合物与去乙酰化酶的活性位点相结合，直接竞争性抑制了去乙酰化酶的活性，导致生物体内蛋白质乙酰化水平升高，明显促进了葡萄糖的利用并且抑制了葡萄糖的异生，抑制了肿瘤密切相关的mTOR信号通路。

附图说明

图1：计算机模拟式Ⅰ的化合物和SIRT2蛋白活性位点的结合图示。其中，(a)为计算机模拟的SIRT2蛋白活性区域和药物结合示意图，(b)为计算机模拟的SIRT2蛋白活性位点氨基酸结构和药物结合示意图。

图2：式Ⅰ的化合物抑制SIRT3体外去乙酰化反应图示。