酪氨酸蛋白激酶抑制剂的研究进展.doc

酪氨酸蛋白激酶抑制剂的研究进展2/第6卷第3期20年学牛Vo1.6NofJ解剖科学进展.0酪氨酸蛋白激酶抑制剂的研究进展塑(中国医科大学81期七年制.生化教研室,沈阳1i0001)吁7宁.f摘要酪氨酿蛋白敬酶(PTK)广泛存在于细胞的各种生理过程中,是主要与细胞的生长增殖和分也有关的信号逢径目此,PTK抑制荆具有广锺的多样的生物效应,本文回顾了近阜来对PTK抑制剂的研究进展新型PTK抑制剂的结构活性关系lPTK抑制剂对肿瘤细胞和正常细胞的影响.近年来对酪氨酸蛋白激酶抑制剂(tyrosineproteinkinasePTK)的研究日益广泛和深入,PTK途径的激活属于与细胞的生长,增殖和分化有关的信号途径1.在肿瘤细胞中PTK的活性非常高,PTK的活性已经成为衡量细胞增殖恶变的标志,用来衡量某些分化诱导剂对肿瘤细胞的作用0.PTK的这些作用提示我们可以用PTK抑制剂抑制肿瘤和增生类疾病,例如牛皮癣,骨关节炎口目前PTK抑制剂在医学上的应用主要是抗肿瘤.在台成PTK抑制剂的研究中,针对各种受体和非受体上的PTK的药物披认为是很有前途的研究对象,尤其抑制EGF-RPTK的抑制剂是研究的最多披认为是最有前景的一类抑制剂Cs3,这就为抗肿瘤药物的设计提供了一个新的方向ATP一竞争性抑制剂(ATP-competitiveinhibitor).目前一些PTK抑制剂已进入前临床实验阶段,预计近几年就可进入临床一期应用阶段.近来研究发现PTK的活性还与非肿瘤细胞的生理活动有关,许多PTK抑制剂能影响正常细胞的功能和机能,在这方面研究的较多的是一些发现较早的天然化合物如genisteln,herblmycinA和lavendustinA.本文就新型的PTK抑制剂的制备,结构活性关系和原有的PTK抑制剂对肿瘤细胞的抑制和正常细胞生理功能的影响综述如下:1新型的PTK抑制剂的结构活性关系1.1嘧啶类嘧啶类化合物是一类ATP竞争性PTK抑制剂,虽然PTK的ATP一结合区与丝氨酸和苏氨酸蛋白激酶的ATP一结合区具有高度的同源性,但是嘧啶类作为PTK抑制剂还是具有很大的选择性Is,通过对EGFRPTK催化域和CGF524ll的三维计算机模型分析,Traxler等人建立了一个ATP一竞争性抑制剂的药效集团模型,在这个模型的帮助下,4一苯氨基一7H一吡咯2,3一d嘧啶披鉴定为一种新的EGFRPTK抑制剂.CGP59326,CGP60261和CGP62706是最有活性的抑制剂,在离体实验中它们能在IC.一630uM的浓度时抑制EGF-RPTK,并且这类抑制剂具有高度的选择性,对非受体的PTK(例如CSRC.vAb1)没有抑制作用.2一吡唑嘧啶也是EGF-RPTK的强效抑制剂.它也同样对EGFRPTK具有非常高的效价和选择性.通过对酶的抑制作用的结构活性关系(SAR)研究发现.6一取代基4一(苯氨基)嘧啶5,4一d嘧啶与3,2d毗啶嘧啶异构体的相似性大于与3,4一d吡啶嘧啶异构体的相似性】,这暗示着一个氮原子在7一位上时比它在5一位上时更能增强药物的效能,或者说在5一位上是碳原子时更能增强药物的效能,通过xray衍射分析吡啶3,2一d,吡啶3,4一d和嘧啶5,4一d嘧啶的结构进一步证明了在5一位上碳原子比氮原于更能增强药物的效能,这可能是Cnc.之间的长键形成和苯基集团在与分子平面成3O.角旋转的结果.Thompson等人合成了在4位上带有氮侧链的7氨基吡啶3,4一d一嘧啶J.在苯氨基类化合物中,3位取代基的衍生物比2位和4位取代基的衍生物更具有抑制效果3位取代基的各种集团中,亲电子集团(electronwithdrawalgroup),例如,Br更能增强化合物的抑制作用,而在4一(苯甲基)氨基类化合物中.取代基对抑制活性则没有帮助,对于4一(苯甲基)氨基类化合物,取代基的结构活性关系与4(苯氨基)喹唑啉类的情况相似1.2蛋白质多肽类蛋白质和多肽类PTK抑制剂,能与PTK的功能区结合影响酪氨酸激酶的活性或者与PTK基因结合影响PTK的表达.cABLTK能因它的Srchomo1.Domain32000年第6卷第3期周意明等酪氯酸蛋白澈酶抑制剂的研究进展区缺失或突变而被激活,这暗示着SH3区负调控cABL激酶的活性,而且有各种迹象表明这种调控包括一种与SH3区结合的细胞蛋白的参与.Zhu.Jiangyu等人鉴定了一种新的蛋白质,AAP1(ABL一结合蛋白1,ABL-associatedprotein1),它能结台在cABL区,但是不能结合在活化的癌蛋白BcRABL的SH3区上,AAP1能抑制cABL酪氨酸激酶的活性但是对癌基因BCRABL或vABL蛋白的酷氨酸激酶的活性几乎没有影响.因此AAP1的功能可能是cABL激酶的一种调节因子.Nish等人用噬菌体多肽库中一个随机15氨基酸序列,来鉴定一种与pp60csrc结合的多肽序列,通过对一百多种病毒体的测序研究发现,该序列含有GXXG序列其中x大多是一个疏水性的氨基酸残基这种GXXG序列经常以GXXGXXG的形式重复,该序列能与pp60csrc紧密结合并对其产生抑制作用.含磷酸化酪氨酸残基的酰化寡肽作为PTK抑制剂D1,多肽RABPTI(AA)nR_R一芳香族环烃基(arylcycloalkl一),杂环拨基(heterocyclylcarbonny1),硫酰基(sulfony1);R=OH,C一末端保护集团.一级,二级,三级氪基集团;A可以缺失或是天然或非天然的二价的氨基酸集团;B一天然的二价氨基酸集团;PTI=二价的磷酸化酪氪酸残基或磷酸化酪氨酸残基模拟物;AA一天然或非天然的二价的氮基酸集团*m=2-15.这些多肽的去硫衍生物和盐可以作为PTK抑制剂,它们的盐可以用来治疗由含有SH区和酪氨酸蛋白的蛋白质引起的疾病_11.3吲哚类吲哚亚甲基一氧化吲哚及其类似物作为PTK抑制剂j,吲哚一3一亚甲氧基一2一氧化吲哚衍生物和它们的药理学盐(pharmaceuticallyacceptablesalt)具有抑制PTK的活性,被用来作为抗转移,抗肿瘤,抗动脉粥状硬化.抗Alzheimer病和抗免疫调节药物,在离体实验中FCE28484在浓度分别为IC.=0.78uM和ICs04.82uM时能分别抑制p4vabl激酶和K562白血病细胞.2,2.-diselenobis(1H一吲哚)类是2,2.一dithiobis(1H一吲哚)类的氧化还原同类物口,它们由2一卤素一3一吲哚羧酸在c一3位加入各种极性集团,在吲哚的N一1位加入烃基生成近来又有一种新的技术以SC2cl2提供sc2以SC2cI提供s:从(R)一或(s)一色氨酸合成2,2-dithiobis(1H一吲哚),从色氮酸生成的化合物对EGFRPTK的抑制活性大;从2一卣素一3一吲哚羧酸生成的化台物对PDGF-R和vsrcPTK的抑制活性大酶动力学研究表明这两类物质不论是对ATP还是对肽链底物都表现为非竞争性抑制,离体和在体实验研究表明,2,2.-diselenobis(1H一吲哚)都比它的s.一类同系物具有更强的抑制活性.2PTK抑制剂对肿瘤细胞和正常细胞的影响2,1抗肿瘤和细胞增殖作用在人类肿瘤细胞中,生长因子受体包括表皮生长因子受体(EGFR)的表达大幅度提高,对于EGFR过度表达类的肿瘤的一种治疗方案是抑制表皮生长因子受体PTK(EGFRPTK)_1,用RG13022处理过的鳞癌异种移植模型出现了明显的生长迟缓的现象RG13022在血浆中呈二次函数衰减.其半衰期为50.4min.注射后20minRG13022的血浆浓度小于luM,RG13022的初代谢产物是它的几何同分异构体(E)-RG13022.RG13022和(E)一RG13022在浓度分别为Icso一1luM和lc一30uM时都能抑制HN5细咆的蛋白质合成.RG13022和(E)RG13022都没有明显的细胞毒性,值得注意的是,由于RG13022的衰减特性,当缓慢给药时RGI3022,无论是对刚接种的HN5肿瘤还是对已经形成的异种移植的HN5肿瘤的生长都没有影响.PTK抑制剂对细胞增殖有抑制作用口,Burns等人检测PTK抑制剂typhostin1,2,3和47,lavendustinA和genistein对葡萄糖敏感的细咆增殖的影响,口纽咆PTK能被胎儿啡肠肌血清中的成分活化,激酶的活化在对葡萄糖敏感的细胞增殖中起重要作用,PTK抑制剂genistein和lavendustinA,能抑制血清介导的酪氮酸蛋白残基磷酸化从而抑制B一细胞的增殖,但是抑制剂并不影响细胞的生命力,所以可以用来作为研究细胞长期信号调节的工具.Ebstain能引起白血病L1210细胞和肺癌Ms一1细胞凋亡,Ebstaln是通过H.O介导细胞凋亡的LI,这可能与蛋白质合成中HO:生成和Ebstain介导的凋亡介导蛋白Bax的表达有美.抗肌肉收缩作用:PTK抑制剂对抗体介导的豚鼠气管收缩和组胺释放的抑制作用口,在对制敏的豚鼠离体实验中检验两种不同的PTK抑制剂herbimyeinA和genistein对抗体介导的气管收缩和抗体介导的气管部位的组胺释放的影响,Herbimycin解剖科学进展2000年第6卷第3期A(110uM)和genistein(1一lOuM)相对于对照组能显着地抑制抗体介导的气管部位的组胺释放,这种抑制作用是剂量依赖式的,但是herbimycinA和genistein并不能抑制乙酰胆碱和组胺介导的气管收缩,因此herbimycinA和genistein抑制抗体介导的气管收缩时并不抑制平滑肌的收缩能力,而是与其抑制肥大细胞的组胺释放有关.HerbimycinA能减弱鼠脑动脉压力介导的收缩,但对KC1或9,11一双脱氧一l1a,9a一环氧甲醇前列腺素F:a(U46619)介导的收缩影响很小u,Genistein则对压力介导和U46619介导的收缩都能抑制,提示PTK在平滑肌的收缩机制中起重要作用.2.2对细胞代谢的影响PTK抑制剂和亚胺环己酮(eycloheximide)抑制Li对移入非去极化介质的小脑颗粒神经原的保护作用,当把离体培养的小脑颗粒神经原快速移入非去极化介质里时,该种细胞会大量凋亡,近来研究表明Li能极大地提高细胞的存活率,酪氨酸蛋白的磷酸化与营养因子的活化有密切关系,提示PTK抑制剂可能对L的这种保护作用有抑制作用,实验结果证明genistein和herbimyeinA的确能抑制Li的这种作用.在鼠的肝缺血模型实验中,静脉滴注PTK抑制剂AG1290和tyrophstin25可以提高能量代谢指数和BATP/Pi比例2,从而减轻缺血再灌注损伤,但是肝细胞的蛋白质合成速率也有所降低.2.3对离子通道的影响Gonistein抑制血小板生长因子(PDGF)引起的肾小球系膜细胞的ca通道的开放,PDGF能介导信号致ca信号传导机制的激活,PDGF-BB能檄发磷脂酶Cr1(PLC)-rl的酪氨酸蛋白残基磷酸化形成PcLr1/PDGFB受体膜复合物并生成细胞内三磷酸肌醇(IP),使钙通道开放,引发一系列的生理活动,将细胞预先培养在含gensteln的培养液中,genistein可阻止PDGF引导的这种反应Genistein(IC5o=50uM)或herbimyeinA(35uM)能降低if的幅度,应用两步电压钳技术研究得知,it的下降是因为it最大电导的降低,该结果是由于PTK被抑制的结果,因为当使用一种genistein的无活性相似物时并没有iI的下降,为了进一步研究该作用的机制,2mM的ch1.r.pheny1thi0一cAMP(CPTcAMP,一种cAMP相似物,能增强膜渗透性增加,i?值)坡加入到溶液中,在有CPTcAMP存在的情况下,genistein仍能降低if值,这说明PTK抑制剂对ij的抑制作用不依赖于cAMP或蛋白激酶一A的磷酸化,另外genlsrein还能直接抑制电压门控的Na通道,但这种抑制作用不是通过抑制PTK发生的.2.4抗血小板凝集作用HerbimycinA.lavendustinA和Me2+5一二羟基肉桂酸(Me2,5一dihydroxycimamate对I型胶原介导的血小板凝集和在该胶原上的粘附有剂量依赖性的抑制作用r,这种作用是由于它们强烈地抑制了p,P帅,PTk,p帅一和p的磷酸化.2.5对钙化的影响PTK抑制剂在正常和癌变的骨细胞中对钙化有两种相反的作用,Klein等人考察了骨肉瘤细胞,正常骨细胞和骨髓基质对两种不同的PTK抑制剂AG一555和AG一1478的反应,这两种抑制剂对TK受体(RTK)下游的信号传导有不同的作用;AG一1478抑制sre家族的TK而AG一555抑制核内的TKs,在Saos2细胞中AG一1478和AG一555在50uM时都能增强alk磷酸酶(ALP)的活性.AG一555能阻止钙化而AG一1478能加强钙化.26抗病毒作用PTK抑制荆对单纯疱疹病毒(HSV)增殖和病毒蛋白质磷酸化有抑制作用,Yura等人检验了PTK抑制剂对单纯疱疹病毒的影响,AGI7,AG213,AG490,AG555具有更有选择性的抗病毒作用.例如在AG17IC.=0.4uM的环境中培养病毒24小时,病毒的感染率降低到对照组的7.7,甚至在培养病毒12小时后才开始使用AG17,病毒滴度相对对照组仍能降低82.4,在I型HSV感染的细胞中蛋白质ICPs6,17/18,19/20和25的酪氨酸蛋白残基被磷酸化,AG17能抑制这些蛋白质的合成和磷酸化,其中UL47基因的产物ICP19/20被抑制得最强烈,这些结果表明PTK抑制剂可以作为一类新的抗病毒药2.7对淋巴细胞的影响Hetbmycn能阻止白介素一1和大载二萜醇一12一肉豆蔻一13一乙酸对JurkatT淋巴细胞中NFKB的激活因为herbimycinA是与硫原子相互作用而产生抑制效果,所以它对NFKB的作用靶位可能是p50,p50上的一个在半胱氨酸上的活性硫原子.用激活细胞制备的核提取液中含有大量的pS0,在其中加入herbimycinA能抑制DNA的结合,HerbimycinA还能直接与p50反应,降低它与NFKB序列结合的能力.然而当NFKB序列上2000年第6卷第3期周意明等酪彝酸蛋白澈酶抑制剂的研究进展2l?的丝氪酸发生突变时,NFKB对herbimycinA的敏感性会下降,总之herbimycinA能抑制EL4.N0B一1细胞中由白介素一2和NFKB调节的基因的表达结束语:PTK抑制剂的作用途径主要有两种:直接作用于PTK,竞争性抑制ATP与PTK结台或抑制PTK的活性;作用于PTK的台成过程,降低有活性的PTK的表达,酪氨酸蛋白残基的磷酸化广泛存在于细胞的各种生理过程中.PTK抑制剂不但抑制肿瘤生长,还能调节细胞的多种生理功能.参考文献IJinNajia-RafatA,DenisE.etCommunicationbetntyrosinekinasepathwayandmyosinlightchainkinasepathwayinsmoothmuscleAmericanPhysiology,1996.971(4part2):H13482柴希运,寨慧.睬惠黎蛋白激酶与细胞分化-N种分化诱导搠对酪氮酸蛋白激酶的抑制生物化学杂志,l993,9;l523SharpeTRVasiosGW.PTKinhibkorsfortreatingosteoarthrilis.PCTfntApplWO97一l907一Apt:】1692.S4TraxlerPM.MarLPTKinhibitorsincancertreatmentExpertOpinTherPat,lS97.7(6):571STrazierPM,FuretPMLetaIDesignandsynthesis.frovetyrotaekinaeinhibitorsusingpharmacophoremodelofATPbindingsiteoftheEGFRJPhaTmBelg.1997,52(2);S86TraxerPM.BoldG.FreiJ.nalUseofaPharmacophoremodelforthedesignofEGFRyrosinekinaseinhibitors:4(phenylamino)pyrazolo-3.4-dpyrimidinesJMedChem,1997.40(22)360I7GordonW,AlexanderJB.DavidWFa1.PTKinhlbitorsl3synthesisandrunuactivityreintionshipsfor6一substituted4一(phenylamino)pyrimido5,4dpyrimidinesdesignedasinhibitoroftheEGFRJMedChem,t997,40(19):18208ThompsonAMtAlexanderB.DavidWFlTyrosinekinaseinhibitor.7mD4(phenylamino)一and7-amino一4一(p11e”y】methyl】aml.pyrido_4.3一d-primidhes;anewclassofinhibitorofthetyrosinekinaseactivityoftheEGFRjMedChem.1995,38(9f:378089ZhuJiangyumShoreSKcAgLtyrcinekinaseactivityisregulatedbyassociationwithanovelSH3domainbindingproteinMolCellBio1.1999.16(12):705410NishiT.BuddeRjAJohnS,eta1.Tight-bindinginhibitorysequencesagainstPPidentifiedusingrandom15-aminoacidpeptideFEBSLeft,1996,399f3):23711Garcia-F.cheverriaC.AcylatedoligopeptidescontainingphosphotyrosineasinhibitorsofproteintyrosineklnasePCTntAppl,1997,Febt27:0713l12GaTia-EeheveTriaC,GayBAcylatedoigopepridederivativeshavingcellsignalinhibitoryactivity.PCTIntAppl99,Mar,6=0819313BattisjiniC.BallinariTSubstitutedindolymethyleneoxind0analogsastyrosinekinaseinhihi:orsIWTImAppWD953238014ShowaiterHDH,SercelAD,BoguslML,etalTyrosineklnaseinhibitors6STTUCtUactivityreintionshipamongNand3一substituted2.2,disdenohisf1HndolsJforinhibi,tionofproteintyroMneklnase日ridcomparatieinvitrDandinvivostudiesagainstselectedsu】:congenersJMed(;hem.1997.40(4):41315BurnsCJ.HowelC.EffectofPTKinhibi:orson13一cellproIireratioBichemSocTrand,1907,Z5(1):77916ImotoM,SimiauS.DaMY.P【alInduetionofapoptuticcelldeathbyPTKinhibitorNipponNogeiKayakuKaihi.】99,71(5):523171wagoeH,HivotsuguK,KazuhikoF,etalInhibkoryeffectoftyrosinekinaseinhlbitorsinantigeninducedtrachealc.n1日ctionandhistminereleaseinguineapigsInternationalAehiresofAllergyandImmunologyt19S6?111(3】29】18MasumotoN,NakayanKSpeeiicatenuafionoftheprossureinducedcontractionofratcerebralarterybyherbmycinA.EurJPharmaco】,1s97330(1)5519GrignonS.NicolasL.FrancoisC.etalTyrosinekinaseinhibitorsandcycloheximideinhibitIlproectionofcerebellagranularDUrODSswitchedtonondepolarizingmediumEurPharmaeol1996.915(j):11:2ONakagohriTAsanoTEffectsoftyrosinekinaseinhibifor.ierisehemicreperfusioninjuriesThorRes1996.17:1420531MaH,HiroshiM.P,in6LalRegula*ionofPDGF口receptoroperatedCachannelsbyphospholipaeCrllRglomerularmesangiacells.AmerPhysio1.e.27jgart2):F99/22wujiying.Cohen1STyrosinekinaseinhibidonreducesifinrabbitsinoatrialnodemyocytesPIIuegersArchl997.4(;)50923PaillartC,CadierEDenisG.etalDirectblockofvol:agesensitivesodiumchardsbygestein.jPharnacolExpThor,】997.280(2):52124KraUCierneewshLCS.Diffeeffectofthe-r:3sinkiinhibitorsoRcollagentypel-inducedplateoraggreganonandadhesiontothisproteinThromhRes,1907,s6,1.】:28725YuraYKusakaJ.TsujimotoH.etalEffectofproteintyrosinekinaseinhihitors呻the*eplicationbergssimlexvirusandthephosphorylationofviralproteinstn:ervirology一】997.40(1):726KleinBY,TepperSHOpposingeffe=toftyrosinekinaseinhibitors1nera】1zaciof0Iand1lmba】cells】Col1Biohem,1937,65(3):420