新型PARP-1抑制剂的研究综述
- PARP-1受体的介绍。
PARP-1 主要通过直接参与细胞的碱基切除修复通路，对单链 DNA 缺口进行修复。早在 1980 年已有实验证明[14]细胞在接受电离辐射或化疗药物作用时，细胞内 NAD 含量逐渐减少且 PARP-1 的酶活度增强。当细胞 DNA 发生损伤时，PARP-1通过 DNA 结合结构域以二聚体的形式与 DNA 缺口结合并被激活，活性增加 10-500 倍[15]。活化后的 PARP-1 以 NAD 为底物将其催化分解为 ADP 核糖和烟酰胺，进一步形成聚 ADP 核糖链并对核受体蛋白进行聚 ADP-核糖化。这些通过糖苷键连接的直链或者枝状的聚 ADP 核糖链大小在 2 ~ 200 个 ADP 核糖单元之间[16]，且由于其具有高负电性，改变了核受体蛋白的功能，与核受体蛋白共同形成了聚 ADP 核糖聚合物（Poly(ADP)-ribose polymers, PAR）[17]。PARP-1通过聚ADP核糖化过程进行自我修饰，并引起组胺和其他核受体蛋白结构的共价改变。这些负电荷较多、位阻较大的PARs形成可造成染色体松弛，并作为快速募集各种修复蛋白的强烈信号[18]，它们一方面可以防止附近的DNA分子与损伤DNA之间发生重组，另一方面可以降低PARP-1与DNA的亲和力，使PARP-1顺利的从DNA断裂处解离并引导DNA修复酶与缺口结合，对损伤部位进行修复。这一过程有超过40个核染色体相关蛋白参与，包括p53、
AP-1、AP-2、组胺、DNA连接酶、DNA聚合酶、拓扑异构酶Ⅰ和Ⅱ等[19]。PARs的代谢是一个动态过程[20]，其完成自身任务并从DNA缺口解离下来之后，聚腺苷二磷酸核糖水解酶（
Poly(ADP-ribose)glycohydrolase,PARG）可将PARs的糖普键水解产生游离的ADP核糖和核蛋白，其中裂解出来的PARP-1可继续识别并与其他DNA缺口进行结合，如此循环不断地进行DNA损伤修复。需注意的是，当DNA损伤过于严重时，PARP-1将过度激活，在聚ADP核糖化的过程中会耗竭细胞能量(NAD , ATP，从而诱导细胞凋亡[[21]o PARP-1在脑内发挥着约97%的蛋白核糖化的功能，且与神经胶质细胞相比，PARP-1在神经细胞中具有明显的高活性和高表达。
PARP-1抑制剂大多是以酶天然底物NAD 的烟酞胺C Nicotinamide)部分作为结构基础进行设计的，通过竞争性的模拟底物与PARP-1催化位点的结合从而对酶产生抑制[[84]。如图2-1所示，NAD 与PARP-1结合的X-ray晶体结构示意图中可以看出，烟酞胺部分的酞胺基团与PARP-1的Gly-863和Ser-904发生三条关键的氢键作用。Tyr-9 07与烟酞胺芳环部分发生介兀作用，这些关键相互作用是活性PARP-1抑制剂与蛋白结合的基础。此外，活性位点内部还存在一个大的疏水口袋，可容纳NAD 的ADP一核糖部分，同时此疏水口袋的存在可允许PARP-1抑制剂侧链引入不同的基团以增加抑制活性、改善水溶性及其他理化性质等，给
了PARP-1抑制剂很大的改造空间。早期的PARP-1抑制剂为简单的烟酞胺衍生物，如苯甲酞胺等。研究发现，酞胺间位杂原子取代对活性更加有利，如3_氨基苯甲酞胺C 3-AB, ICso=3.1 }mol/L活性明显高于相应的2一位取代化合物，二者在SO}mol/L水平下对猪PARP-1的抑制率分别为90%和10 070。但是这些简单的PARP-1抑制剂大多活性低、选择性差。后来通过研究发现，将酞胺限制为适合于酶结合的构象更有利于活性的提高，如Banasik等[ass]通过筛选100多个多环化合物对牛PARP-1蛋白的活性，发现哇哩琳酮、二氢异哇琳酮及二氮杂蔡酮等活性较好的结构，它们可通过内酞胺环将酞胺键限制为利于结合的反式构象;此外，也可通过形成分子内氢键以“假环”的形式对酞胺键的构象进行限制，如苯并咪哩等结构。经过近30年的发展，己有多种PARP-1抑制剂被报道，从结构来看差异较大。随着不同结构PARP-1抑制剂与蛋白的复合物晶体结构的不断测定，PARP-1抑制剂的构效关系阐释的愈加完善，综合现有PARP-1抑制剂的结构特点，我们总结出活性PARP-1抑制剂的构效关系:1)酞胺是必须基团，与PARP-1活性位点的Ser-904和Gly-863发生关键氢键作用，且通过内酞胺环或分子内氢键将其限制为适于结合的反式构象有利于活性的提高;2)具备富电子的芳香环或者杂环，形成的刚性平面结构可与Tyr-907发生沦兀作用;3)酞胺基团间位杂原子取代可与Glu-988形成氢键，有利于活性提高;4 ) PARP-1活性位点疏水口袋较大，化合物右下方可进行多种基团取代，以增加抑制活性、改善水溶性及其他理化性质。
- PARP抑制剂的应用
神经系统损伤、动脉粥样硬化、炎症等疾病。其中，PARP-1 抑制剂在肿瘤治疗领域的研究最为深入。最初的研究方向是与放疗或化疗药物联合应用，以增强药物疗效同时降低用药剂量，但是经过 30余年的研究仍未取得成功；后来合成致死理论的应用给此类药物带来了转机，PARP-1 抑制剂单独应用于BRCA-1/2 缺陷肿瘤越来越受到人们的重视，同时取得了重大的进展，目前已有药物上市。下面对两种肿瘤治疗策略分别进行介绍以 PARP-1为靶点的药物研究可以追溯到约 30 年前，主要针对恶性肿瘤。
- PARP-1抑制剂的分类。
- 苯丙咪唑甲酰胺类
苯并咪哩甲酞胺和二氮杂蔡酮是研究较多的两类PARP-1抑制剂结构，本文以两类PARP-1抑制剂的代表药物Veliparib和Olaparib为先导化合物进行新的PARP-1抑制剂发现研究。
- 酞嗪酮类
从先导化合物Olaparib出发，根据生物电子等排和骨架跃迁原理，将母核二氢杂蔡酮替换为同样具有内酞胺结构的二氢哇哩琳酮，同时呱嗦侧链分别连接在苯环间位和对位，得到了第三类二氢哇哩琳酮类化合物。吲唑甲酰胺类
- 三环吲哚内酰胺类
从先导化合物Veliparib出发，根据生物电子等排和骨架跃迁原理，保持母核的平面结构及酞胺基团的关键分子内氢键作用，设计了第一类三哩并Aw A}类PARP-1抑制剂。其侧链设计为芳香环和脂肪环两类:富电子的芳香环包括芳杂环(毗A})和苯环，考虑到其可通过与活性位点中的的Tyr-889和Tyr-907发生兀作用以增强抑制活性，苯环侧链末端进一步引入含N基团以增加其水溶性;脂肪环侧链主要包括吗琳环和呱A}环，呱Aid N末端可进一步引入脂肪链及芳香基团，以期与活性位点发生额外的相互作用。
