Xa因子抑制剂的药效团模型初探_王坚毅

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Xa因子抑制剂的药效团模型初探

王坚毅,　张惠斌,　黄文龙＊

(中国药科大学新药研究中心,江苏南京210009)

摘　要:Xa因子是一种丝氨酸蛋白酶,在凝血过程中起关键作用。有关研究显示,Xa因子可以成为一个抗凝作用的新靶点,在口服抗凝血药的开发中扮演着重要角色。本文综述了近年来Xa因子抑制剂抗血凝作用的研究进展并对其药效团模型进行了探索。关键词:Xa因子;抑制剂;药效团模型

中图分类号:R914;R973.2　　文献标识码:A　　文章编号:1001-5094(2003)01-0005-05

PreliminaryStudiesonPharmacophoreModelofFactorXaInhbitors

WANGJian-yi,　ZHANGHui-bin,　HUANGWen-long

(CenterofNewDrugsResearch,ChinaPharmaceuticalUniversity,Nanjing210009,China)

FactorXaisatrypsin-likeserineproteaseanditplaysapivotalroleinthebloodcoagulationcascade.Abstract:

RecentresearcheshaveindicatedthatFactorXaisaveryattractivetarget.FactorXaanditsinhibitorsareofgreatimportancetothedevelopmentoforallyactiveantithromboticagents.ThisreviewintroducedtherecentachievementofFactorXainhibitorsandestablishedsomefeasiblepharmacophoremodels.

Keywords:FactorXa;Inhibitor;Parmacophoremodel

死、心绞痛、深部静脉血栓、肺栓塞局部缺血的重要致

病因素,抗凝血是治疗这些疾病的重要方法之一[1]。在过去的十几年中,抗凝血药的研究主要集中于凝血

1　引　言

血管内血栓的形成是一些心血管疾病,如心肌梗

接受日期:2002-11-26　　＊通讯作者Tel:025-3271480基金项目:江苏省社会发展研究基金资助项目(BS99100)6药　学　进　展　　　　　　　　　　　　2003年　第27卷　第1期

酶抑制剂,而能激活凝血酶原的Xa因子亦可作为抗凝作用的靶点,因此Xa因子抑制剂也是一类有前景的抗凝血化合物[2]。

Tulinsky等测定了人类Xa因子的X-衍射晶体结构,发现它和凝血酶类似,有S1、S2、S3和S4四部分。S1是Xa因子的特异性结合口袋,也是决定底物特异性的主要因素之一,其为一狭窄的裂缝,底部有一天冬氨酸残基;S4是Xa因子的芳香性口袋,由残基Phe174,Tyr99和Trp215所形成,这一口袋比凝血酶中含残基Leu99和Ile174的相应区域具更大的芳香性;被称为“阴离子洞”的S2是另一个识别因子,位于S4后面,由Glu97和Lys96的羧基和结构水分子形成,能与碱性带电基团作用。与凝血酶的相应区域相比,Xa因子S2的空间很小。

在凝血酶原转化为凝血酶的过程中,Xa因子处于连接内源性和外源性激活途径共同通路的中心位置,故Xa因子抑制剂既能阻断内源性凝血亦能抑制外源性凝血的发生。由于在这一过程中还存在生物信号的放大,估计一个Xa因子抑制剂分子能抑制138个凝血酶分子的生理效果,因此Xa因子抑制剂可能较凝血酶抑制剂更为有效。此外,Harker通过狒狒凝血实验模型发现,使用Xa因子抑制剂比使用凝血酶抑制剂的出血危险小。2　药物设计及优化策略

2.1　Xa因子抑制剂的药效团模型

对Xa因子抑制剂的设计及结构改造,主要集中于在分子中引入能专一性作用于Xa因子的亲脂性口袋S4和S1的亚基,且两亚基通过满足与S1和S4相互作用所需距离的中心支架相连。图1为现有Xa因子抑制剂的基本结构及药效团模型的示意图,从图中可见分子中有一碱性基团和连有另一碱性基团的疏水组合。

[5]

[2]

[4][3]

近来发现,使用口服有效的Xa因子抑制剂都带有肽的特征,其药效团模型分子中均有一个肽键而且只能有一个游离羧基[6]。

除了一般的化学毒性问题外,出血是抗凝血药常见的副作用。因此,在设计口服抗凝血药时除应考虑其有足够的抗凝作用外,还须避免出血现象的发生。对文献归纳分析后,我们认为可能有以下一些设计优化策略:

(1)设计含有完整强碱性基团的化合物这类化合物与在作用靶的天然配基中发现的强碱性精氨酸十分类似,均带有强碱性的精氨酸或氨基,因此该类化合物对Xa因子抑制的活性一般较高。

(2)减弱化合物分子中碱性基团的碱性

减弱分子中碱性基团的碱性,可能会改善化合物的口服活性。

(3)设计无碱性基团的化合物

设计无碱性基团化合物的方案,一是将含碱性基团的药物作成前药,其在体内解离出碱性药物起作用;二是设计不含碱性基团的化合物。

(4)在分子中引入游离羧基

在Xa因子抑制剂分子中引入一个游离羧基,或许可提高化合物的生物利用度并解决安全性差的问题。

3　优化策略的应用

本文对文献中有关含或不含游离羧基、有完整强碱性基团、分子中碱性减弱或无碱性基团的Xa因子抑制剂类化合物在药效、安全性和生物利用度方面的报道进行了归纳,现分述如下。

3.1　有完整强碱性基团的化合物3.1.1分子中同时含有完整的强碱性基团和游离羧基的化合物

第一个非肽的Xa因子抑制剂是BABCH(1),其与Xa因子的亲和力较强(Ki=13nmol/L),但无口服活性。另几个Xa因子抑制剂,如DX-9065a(2,Ki=7.0nmol/L)、YM60828(3,Ki=1.3nmol/L)、ZK807191(4,Ki=0.1nmol/L)均以BABCH为基本结构,其结构中都含有碱性的脒基,但增加了一个游离的羧基。分子中引入游离羧基后,其毒性降低,而选择性和口服活性提高,如狒狒口服DX-9065a的生物利用度为5%～12%;YM60828的大鼠、狗和猴口服生物利用度分别为4%、7%和20%;而ZK807191的大鼠、猴、狒狒口服生物利用度均达到20%,但它们的口服活性还不够理想[9]。

[8]

[7]

A:羟基　B:碱性基团　H:疏水性基团图1　Xa因子抑制剂的简化药效团模型

2.2　优化策略

一些Xa因子抑制剂分子中含有羧基,这不仅有助于与靶点结合,而且更有利于提高药物的选择性和

生物利用度,一个有代表性的先导物是DX-9065a。

Xa因子抑制剂的药效团模型初探7

3.1.2　有完整碱性基团但不含游离羧基的Xa因子抑制剂

化合物SK-549(5)和SEL-2711(6)的分子结构中有完整碱性基团,但无游离羧基,而却仍有口服活

性。SEL-2711的大鼠和兔口服生物利用度分别为

[10]

35%和30%。SK-549的生物利用度数据尚未见报道。然而,目前此类Xa因子抑制剂无一进入临床研究。

3.2　降低化合物分子中碱性基团的碱性

设计Xa因子抑制剂的方法之一是利用苯脒和精氨酸生物电子等排体与非肽或拟肽体骈合在一起,如化合物7(Ki=22nmol/L,狗的口服生物利用度为33%)和8(Ki=70nmol/L,大鼠的口服生物利用度为70%)的分子中都有一重要结构———取代的1-氨基异喹啉。RPR公司、Organon公司和Protherl公司各自发现了取代的1-氨基异喹啉是一个早期的先导物间苯胺的生物电子等排体。

药物能在靶点起作用,除了要有一定的体内活性外,还须在体内有适当血药浓度,这就要求药物有合

[11]

适的脂水分配系数(logP)。RPR公司用1-氨基异

喹啉代替分子中的苯脒结构后,其pKa值从11.6下降到7.6,这可能是这类化合物的生物利用度得以提

高的原因。Protherics公司在分子结构中引入一弱化的碱性基团和如图1所示的药效团组合,而使此类化合物在体内模型中显示较好的抗凝血作用和口服活性。Zeneca公司以吡啶基取代了Xa因子抑制剂的苯脒部分,该专利化合物有较好活性和组织选择性(但目前在ZD-4927数据库中还查不到有关这些化合物的口服生物利用度数据)。

至于减弱原有Xa抑制剂分子中碱性基团的碱性并引入一个游离羧基后,是否能增加其口服活性,目前尚未见有文献报道。

[12]

8药　学　进　展　　　　　　　　　　　　2003年　第27卷　第1期

3.3　非碱性化合物

修饰碱性胍或苯脒的最后一步是在分子中除去所有的碱性基团,由于碱性基团是一个对亲和力有重

要意义的药效团,因此去除该基团是一个很冒险的方法。化合物9、10结构中没有碱性基团,但具有Xa因子抑制活性,而且口服有效[13]。

　　目前未见有关将含碱性基团的Xa因子抑制剂制成非碱性前药的报道。4　结　语

根据有关文献报道,我们认为,设计有口服活性的Xa因子抑制剂可从下列几个角度考虑:(1)Xa因

子抑制剂的先导结构均是精氨酸或苯脒及其类似物;(2)在含有完整强碱基团的Xa因子抑制剂类化合物分子中引入羧基可降低毒性,提高选择性和生物利用度;(3)虽然通过减弱原分子中碱性基团碱性的方法设计的Xa因子抑制剂还没有进入临床,但不需在分子中引入羧基而仅仅减弱其碱性便可使口服活性有一定程度改善的例子[14],为此类药物的研制提供了思路;(4)非碱性的、直接作于靶点的Xa因子抑制剂化合物尚处于临床前研究阶段,有一定的开发前景。而非碱性的Xa因子抑制剂前药的设计和研究目前还是空白,有待人们去进行尝试。因此,基于上述几点建立的Xa因子抑制剂药效团模型有助于这类药物的进一步研究和开发。

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血小板源生长因子受体抑制剂的研究近况

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血小板源生长因子受体抑制剂的研究近况

杜吕佩,　夏　霖

(中国药科大学药物化学教研室,南京210009)

摘　要:近年来的研究发现,酪氨酸蛋白激酶水平的升高已成为细胞增殖恶变的标志之一,其特异性的抑制剂对肿瘤有较高的预防及治疗价值。本文着重阐述了酪氨酸蛋白激酶受体中的血小板源生长因子受体抑制剂的作用机制、分类、构效关系及上市药物等新进展。

关键词:酪氨酸蛋白激酶;血小板源生长因子;血小板源生长因子受体抑制剂中图分类号:R914　　文献标识码:A　　文章编号:1001-5094(2003)01-0009-07

RecentStudiesinPlatelet-derivedGrowthFactorReceptorInhibitors

DULǜ-pei,　XIALin

(DepartmentofMedicinalChemistry,ChinaPharmaceuticalUniversity,Nanjing210009,China)Abstract:Recentstudiesshowedthattheincreaseoftheproteintyrosinekinaseslevelisoneofthesig-nalsofthecellularproliferationanddegeneration.Thespecificinhibitionofgrowthrelatedkinases,es-peciallytyrosinekinasesmightprovidenewtherapiesforcancer.Thepresentreviewsummarizesanddiscussesthemechanism,classificationandstructure-activityrelationship(SAR)ofoneoftheproteintyrosinekinases———PDGFrinhibitors,andtherelatednoveldrugs.

Keywords:Proteintyrosinekinases;Platelet-derivedgrowthfactor;Platelet-derivedgrowthfactorre-ceptorinhibitor

的作用提示其特异性抑制剂可能具有较高的预防及治疗肿瘤价值。PTKs分为非跨膜型和跨膜型酪氨酸生长因子两类。非跨膜型酪氨酸蛋白激酶本身具有激酶活性,包括src、abl、jak、fak、syk、zap及csk等多个酶家族[2,3],在细胞质和细胞核中表达,并参与多种信号传导。跨膜的生长因子在细胞外表面区域与其受体相结合,在自动磷酸化的同时也促进了细胞质的二聚化并激活了受体,从而开始一连串的信号传导,控制包括细胞增殖和迁移在内的许多细胞反应

[4]

1　概　述

酪氨酸蛋白激酶(Proteintyrasinekinases,PTKs)是一组能催化三磷酸腺苷(ATP,adenosinetriphos-phate)上的γ-磷酸基向许多重要蛋白质的酪氨酸残基上转移、并使酚羟基磷酸化的酶系。PTKs不但参与激素和生长因子等胞外信息的传递,还和细胞的恶变与增殖有关。PTKs水平的升高已成为细胞增殖恶变的标志之一。在衡量某些分化诱导剂对肿瘤细胞的作用时,便可以此为指标[1]。PTKs对细胞增殖

。跨膜生长因子包括表皮生长因子(Epidermal

接受日期:2002-11-05