賴氨酸特異性去甲基酶1反苯環(huán)丙胺類不可逆抑制劑的研究進(jìn)展

高琦冰，劉超億，孫旭東，馬超亞，王志正，鄭甲信，丁麗娜

（鄭州大學(xué)藥學(xué)院 藥物關(guān)鍵制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450001）

組蛋白修飾是指組蛋白在相關(guān)酶作用下發(fā)生甲基化、乙酰化、磷酸化、腺苷酸化、泛素化等修飾的過(guò)程。一直以來(lái)，組蛋白修飾中的大多數(shù)修飾都被認(rèn)為是可逆過(guò)程，但甲基化修飾卻是一個(gè)不可逆過(guò)程。直到2004年，隨著組蛋白賴氨酸特異性去甲基酶1（lysine specific demthylase1，LSD1）的發(fā)現(xiàn)，甲基化修飾的可逆性才被公布于世[1]。LSD1是一種黃素腺嘌呤二核苷酸（flavin adenine dinucleotide，F(xiàn)AD）依賴性胺氧酶，LSD1對(duì)甲基化狀態(tài)的調(diào)控會(huì)影響相關(guān)基因的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)相應(yīng)的生理學(xué)過(guò)程——LSD1能特異性催化去除組蛋白H3K4和H3K9的單、雙甲基，調(diào)節(jié)組蛋白和其他蛋白間的相互作用，進(jìn)而影響基因轉(zhuǎn)錄的激活、抑制與染色體失活等過(guò)程，被稱為細(xì)胞深處的基因“開(kāi)關(guān)”。另外，LSD1還能去除P53、DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶、E2F轉(zhuǎn)錄因子1、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3等蛋白的甲基，進(jìn)而調(diào)節(jié)下游細(xì)胞的生理功能[2-5]。研究顯示，LSD1在多種腫瘤細(xì)胞中高表達(dá)[6-7]，如胃癌、肺癌、前列腺癌、神經(jīng)細(xì)胞瘤、乳腺癌、膀胱癌等，因此開(kāi)發(fā)有效的LSD1抑制劑已成為腫瘤預(yù)防和治療的新方向。目前已有多種LSD1抑制劑被報(bào)道，根據(jù)其作用方式的不同可分為兩大類，一類是與LSD1中輔酶FAD共價(jià)結(jié)合來(lái)發(fā)揮抑制作用的不可逆抑制劑，另一類是非共價(jià)地結(jié)合在LSD1的底物結(jié)合位點(diǎn)或FAD結(jié)合位點(diǎn)來(lái)發(fā)揮抑制作用的可逆抑制劑。不可逆抑制劑較可逆抑制劑結(jié)合更穩(wěn)定、特異性高且化合物不易脫靶，因此不可逆抑制劑成為L(zhǎng)SD1抑制劑研究的更優(yōu)方向。目前已有數(shù)個(gè)LSD1不可逆抑制劑進(jìn)入臨床試驗(yàn)，進(jìn)一步證實(shí)了LSD1不可逆抑制劑的研究?jī)r(jià)值與成藥性。

LSD1與單胺氧化酶（monoamine oxidase，MAO）在催化區(qū)域具有45%的相同序列，在序列結(jié)構(gòu)上具有高度同源性[8]，因此針對(duì)二者催化區(qū)域以及結(jié)構(gòu)上的相似性，研究人員開(kāi)始研究MAO抑制劑對(duì)LSD1的抑制作用。2006年Lee 等[9]報(bào)道了MAO抑制劑對(duì)LSD1的抑制活性測(cè)試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)反苯環(huán)丙胺類（tranylcypromine，TCP）不可逆MAO抑制劑對(duì)LSD1的抑制效果最好。但相比對(duì)MAO的抑制效果，TCP 對(duì)LSD1 的活性和選擇性均很差，因此眾多課題組紛紛投入到對(duì)TCP的結(jié)構(gòu)改造工作中，試圖得到LSD1的特異性強(qiáng)效抑制劑。各課題組從不同層面對(duì)此類抑制劑展開(kāi)探索，主要包括：1）TCP 類化合物的抑制機(jī)制以及與FAD 結(jié)合模式；2）TCP 類抑制劑的設(shè)計(jì)優(yōu)化。本文將針對(duì)上述兩方面逐一概述。

1TCP類化合物的抑制機(jī)制以及與FAD 結(jié)合模式

2007年Schmidt 等[10]報(bào)道了TCP對(duì)LSD1的抑制機(jī)制，經(jīng)實(shí)驗(yàn)以及對(duì)TCP-FAD復(fù)合物的質(zhì)譜分析證實(shí)了TCP對(duì)LSD1的不可逆抑制作用是通過(guò)與FAD共價(jià)結(jié)合實(shí)現(xiàn)的。推測(cè)其反應(yīng)機(jī)制為：TCP中環(huán)丙烷經(jīng)單電子轉(zhuǎn)移開(kāi)環(huán)進(jìn)而共價(jià)結(jié)合至FAD-C4位，生成亞胺中間體，然后經(jīng)水解得到TCP-FAD復(fù)合物。由于TCP中環(huán)丙烷結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性，導(dǎo)致開(kāi)環(huán)位置也相應(yīng)不同，故存在2種C4位加成機(jī)制（路徑1、2，見(jiàn)圖1）。

圖1 TCP 與FAD-C4 位的2種加成機(jī)制[9]Figure 1 Two addition mechanisms of TCP and FAD-C4 site[9]

同年，Yang 等[11]解析得到TCP-FAD晶體，分析確證了TCP連接至FAD-C4位復(fù)合物的存在，但電子密度圖顯示FAD的N5、C4原子位置均發(fā)生了結(jié)構(gòu)修飾，即這2個(gè)原子均與TCP成鍵。由此推測(cè)TCP-FAD的結(jié)晶中還存在TCP 共價(jià)結(jié)合至FAD的N5、C4位原子的五元環(huán)結(jié)構(gòu)，隨后結(jié)合質(zhì)譜、紫外可見(jiàn)光譜的分析結(jié)果證實(shí)了五元環(huán)晶體模型的存在，且為主要存在形式。推測(cè)五元環(huán)結(jié)構(gòu)形成機(jī)制為：同樣先經(jīng)由單電子轉(zhuǎn)移機(jī)制致使環(huán)丙烷開(kāi)環(huán)，生成芐基自由基與亞胺中間體，隨后經(jīng)自由基反應(yīng)結(jié)合至FAD，同時(shí)亞胺水解進(jìn)而與FAD成環(huán)形成TCPFAD五元環(huán)結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖2）。

隨后Mimasu 等[12]在提高結(jié)晶解析度的條件下得到更精細(xì)的TCP與LSD1的復(fù)合晶體結(jié)構(gòu)。然而經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)TCP與LSD1中FAD結(jié)構(gòu)的五元環(huán)結(jié)合模式、C4結(jié)合模式均無(wú)法完全匹配Fo-Fc 電子密度圖，鑒于此，他們推測(cè)結(jié)晶中可能還同時(shí)存在TCP 僅進(jìn)攻FAD-N5 位的結(jié)合模式。推測(cè)其機(jī)制為：TCP 在環(huán)丙烷開(kāi)環(huán)同時(shí)對(duì)FAD親核加成，之后經(jīng)氫轉(zhuǎn)移、亞胺水解得到加成產(chǎn)物（見(jiàn)圖3）。但吸收光譜顯示五元環(huán)結(jié)構(gòu)仍是TCP-FAD復(fù)合物的主要存在形式。

圖2 TCP-FAD五元環(huán)結(jié)構(gòu)形成機(jī)制[11]Figure2 Formation of five-membered ring structure of TCP-FAD[11]

圖3 TCP僅進(jìn)攻FAD-N5位的結(jié)合模式的機(jī)制[12]Figure3 Binding mode of TCP attacking the FAD-N5 site only[12]

TCP-FAD的3種結(jié)合模式在2014年Vianello等[13]改造得到的環(huán)丙胺α位取代的TCP衍生物與LSD1的復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)中均被證實(shí)。但環(huán)丙胺α位被取代后無(wú)法經(jīng)單電子轉(zhuǎn)移機(jī)制生成亞胺中間體，所以該課題組又提出此類抑制劑經(jīng)自由基機(jī)制直接開(kāi)環(huán)而共價(jià)結(jié)合至FAD的方案（見(jiàn)圖4）。

截至目前，TCP類抑制劑與LSD1輔酶FAD的3種結(jié)合模式在晶體結(jié)構(gòu)中均已得到證實(shí)，但二者的結(jié)合機(jī)制尚無(wú)定論。晶體結(jié)構(gòu)的解析在抑制劑特異性和活性的優(yōu)化方面起到重要指導(dǎo)作用，在研究者尚無(wú)法得到其所設(shè)計(jì)合成的化合物與LSD1復(fù)合物晶體的情況下，通過(guò)分子模擬手段指導(dǎo)化合物進(jìn)行改造就顯現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。但化合物與LSD1結(jié)合機(jī)制的不確定性會(huì)給分子模擬帶來(lái)很大的挑戰(zhàn)，因此仍需對(duì)TCP類抑制劑的結(jié)合機(jī)制進(jìn)行深入研究。

圖4 環(huán)丙胺α位取代的TCP衍生物結(jié)合LSD1的自由基機(jī)制[13]Figure 4 Free radical mechanism of cyclopropyla mine α-substituted TCP derivative binding to LSD1[13]

2TCP類抑制劑的設(shè)計(jì)優(yōu)化

TCP對(duì)MAO和LSD1的抑制作用均通過(guò)與其輔酶FAD共價(jià)結(jié)合而實(shí)現(xiàn)，但與FAD的結(jié)合方式卻不同。對(duì)比2種酶與TCP的復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)可以看出[11]，TCP在LSD1中同時(shí)結(jié)合至FAD-C4/N5位，并以這種五元環(huán)方式為主要結(jié)合模式（PDB ID : 4UVB，見(jiàn) 圖5）；而TCP在MAO的B亞 型中只能結(jié)合至FAD-C4位（PDBID : 2XFU，見(jiàn)圖6）。若TCP采取五元環(huán)的模式結(jié)合至MAO-B的FAD-C4/N5位，TCP的苯環(huán)將與Tyr435殘基存在嚴(yán)重的立體碰撞（見(jiàn)圖7），而結(jié)合至FAD-C4位不僅可以避免這種不利碰撞，同時(shí)苯環(huán)與周圍的疏水殘基Tyr435、Tyr398、Gln206、Tyr60、Phe343 等形成的疏水作用也有利于復(fù)合物保持穩(wěn)定。

由于TCP類抑制劑是由LSD1的同源蛋白抑制劑發(fā)展而來(lái)，對(duì)其結(jié)構(gòu)改造和優(yōu)化主要集中在對(duì)LSD1的特異性和作用強(qiáng)度方面。如前所述，TCP類抑制劑在MAO和LSD1中采取了不同的結(jié)合方式，這一差異也成為TCP類抑制劑特異性改造方面的一個(gè)重要突破口，可基于2種酶活性位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)差異，通過(guò)在苯環(huán)上引入較大基團(tuán)等方式以增強(qiáng)對(duì)LSD1的特異性。另外TCP-LSD1類復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)表明TCP苯環(huán)位于由Val333、His564、Thr335、Thr810、Ala809、Tyr761等殘基形成的較大疏水性空腔中（見(jiàn)圖5），抑制劑上的苯環(huán)僅與Thr335和Thr810上的甲基存在很弱的范德華作用，且與周圍殘基沒(méi)有形成廣泛相互作用，這提示在苯環(huán)上引入疏水取代基，可能通過(guò)增強(qiáng)與周圍殘基的疏水作用從而提升抑制劑活性。

2.1TCP 苯環(huán)的結(jié)構(gòu)修飾

2.1.1 基于活性位點(diǎn)空間結(jié)構(gòu)差異進(jìn)行的結(jié)構(gòu)修飾基于LSD1和MAO活性位點(diǎn)的空間結(jié)構(gòu)差異，在TCP 苯環(huán)上引入較大基團(tuán)，可以增加與MAO活性位點(diǎn)殘基的立體碰撞，從而增強(qiáng)對(duì)LSD1 的特異性。

圖5 (1S, 2R)-1-甲基反苯環(huán)丙胺與LSD1的FAD-C4/N5位結(jié)合模式圖Figure 5 Binding mode of (1S, 2R)-1-methyl-tranylcypromine in the FAD-C4/N5sites of LSD1

圖6 3-苯基丙醛與MAO-B的FAD-C4 位結(jié)合模式圖Figure 6 Binding mode of 3-phenylpropanal in FAD-C4 site of MAO-B

圖7 TCP 與MAO-B的FAD-C4/N5位結(jié)合模式圖Figure 7Binding mode of TCP inFAD-C4/N5sites of MAO-B

考慮到TCP 中環(huán)丙胺β位苯環(huán)的鄰位取代對(duì)選擇性的影響，2010 年Mimasu 等[14]設(shè)計(jì)合成得到鄰位體積較大的芐氧基取代的化合物S1201（1），其對(duì)LSD1的活性和選擇性（IC50=8.1μmol · L-1）相比TCP均有提高，晶體結(jié)構(gòu)（PDBID : 3ABU）顯示活性提高是由于引入的鄰位芐氧基與Val333、Phe538、Thr335、His564等疏水殘基的疏水作用穩(wěn)定了復(fù)合物構(gòu)象（見(jiàn)圖8），選擇性提高則是MAO活性位點(diǎn)殘基與化合物1立體碰撞的結(jié)果。在晶體結(jié)構(gòu)指導(dǎo)下，向化合物1苯環(huán)間位引入疏水F原子得到化合物S2101（2），其因與周圍殘基的疏水作用進(jìn)一步增強(qiáng)，活性和選擇性更好（IC50=0.99μmol · L-1）。

圖8 化合物1-LSD1復(fù)合物構(gòu)象圖Figure 8 Complex conformation of compound 1-LSD1

同時(shí)，Binda 等[15]也采取在TCP苯環(huán)上引入不同性質(zhì)的大體積取代基的方法以期增強(qiáng)對(duì)LSD1的選擇性和活性，經(jīng)過(guò)篩選獲得2個(gè)活性最好的化合物3（IC50=0.0192μmol · L-1）和4（IC50=0.0227 μmol · L-1），相對(duì)于TCP活性明顯提高?；衔?中由于支鏈的存在，導(dǎo)致其對(duì)活性位點(diǎn)狹窄的MAO-B無(wú)抑制活性，但同時(shí)作者推測(cè)由于缺乏氫鍵等特異性相互作用而使化合物4 對(duì)LSD1和MAO-A缺乏選擇性。

隨后Valente[16]和Vianello[17]課題組分別在化合物3（反式結(jié)構(gòu)）的基礎(chǔ)上進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造。2015年Valente 等[16]合成了化合物3的異構(gòu)體，經(jīng)活性測(cè)試發(fā)現(xiàn)順式化合物5、反式化合物6均有較強(qiáng)的LSD1抑 制活性（IC50分別為0.021和0.022μmol ·L-1），而且能誘導(dǎo)白血病NB4細(xì)胞中獨(dú)立生長(zhǎng)因子1B（growth factor independence-1B，gfi1b）和整合素αM（including integrin alpha M，itgam）基因的高表達(dá)，強(qiáng)烈抑制小鼠急性早幼粒細(xì)胞性白血?。╝cute promyelocytic leukemia，APL）細(xì)胞的克隆形成能力。

Vianello等[17]對(duì)化合物3的結(jié)構(gòu)修飾主要是在與羰基相連的苯環(huán)上引入各種環(huán)狀體系，苯環(huán)上的取代基可以在不改變化合物類藥性的前提下，充分占據(jù)活性位點(diǎn)，進(jìn)而提高化合物選擇性和活性。最終得到的外消旋體7（IC50=0.1885μmol · L-1）雖然抑制活性弱于化合物3，但經(jīng)小鼠體內(nèi)試驗(yàn)及小鼠APL 模型中生物、細(xì)胞活性測(cè)試和初步藥動(dòng)學(xué)研究證實(shí)，其具有較高的LSD1選擇性和良好的口服生物利用度，當(dāng)濃度為250nmol · L-1時(shí)，其對(duì)APL細(xì)胞的抑制率為85%，濃度為500nmol · L-1時(shí)對(duì)人類白血病單核細(xì)胞系的抑制率為60%。隨后合成得到化合物7的光學(xué)單體8（1S，2R），相比化合物7，其對(duì)LSD1 的抑制活性（IC50=0.084μmol · L-1）增強(qiáng)，而其他生物測(cè)試結(jié)果均與化合物7類似?；衔?的各項(xiàng)生物評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)都為其進(jìn)入臨床前研究提供了一定依據(jù)。

2.1.2 基于晶體疊合進(jìn)行的結(jié)構(gòu)修飾2009年，Ueda等[18]將TCP-LSD1和N-炔丙基賴氨酸肽-LSD1晶體[19]進(jìn)行了疊合，疊合顯示TCP苯環(huán)與賴氨酸N原子重合（見(jiàn)圖9），所以考慮用TCP代替N-炔丙基賴氨酸肽結(jié)構(gòu)中與之重合的部分，并以醚鍵將二者相連，同時(shí)在賴氨酸N端引入疏水側(cè)鏈以增強(qiáng)對(duì)LSD1的選擇性。從而得到2個(gè)具有細(xì)胞活性的LSD1選擇性抑制劑——化合物9（IC50=2.5μmol ·L-1）和10（IC50=1.9μmol · L-1）。

圖9 TCP-LSD1和N-炔丙基賴氨酸肽-LSD1晶體疊合圖Figure 9Superimposed image of TCP-LSD1and N-pro- pargyllysinepeptide-LSD1crystals

2.1.3 基于分子拼接原理進(jìn)行的結(jié)構(gòu)修飾目前有兩類去甲基酶被報(bào)道，分別是LSD家族和含JmjC結(jié)構(gòu)域的去甲基化酶家族。在前列腺癌中LSD1和JmjC 的JMJD2亞型與雄激素受體共表達(dá)、共定位。但單獨(dú)JMJD2抑制劑不能抑制前列腺癌和結(jié)腸癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，當(dāng)其與LSD1抑制劑NCL-2聯(lián)合使用時(shí)則顯示出抗增殖作用，表明LSD和JmjC抑制具有協(xié)同作用，因此基于分子拼接原理對(duì)LSD和JmjC抑制劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，有望獲得對(duì)二者均有抑制作用的高效抑制劑。2014年，Rotili 等[20]利用分子拼接原理將LSD1抑制劑TCP與2個(gè)競(jìng)爭(zhēng)JmjC酶輔因子α-酮戊二酸的抑制劑4-羧基-4'-甲酯基-2，2'-聯(lián)吡啶（11）[21]、5-羧基-8-羥基喹啉（12）[22]拼接得到2個(gè)泛-去甲基酶抑制劑13和14?；钚詼y(cè)試結(jié)果顯示，這2個(gè)化合物對(duì)LSD1和JmjC酶均有較好的抑制活性和特異性：化合物13和14 對(duì)LSD1的IC50均低于1μmol · L-1，對(duì)JmjC的JMJD2亞 型的IC50分別為2.7和1.2μmol · L-1，對(duì)其 他亞型的IC50則分別為8.5～76和3.9～31μmol · L-1。分子模擬推測(cè)此類化合物在LSD1蛋白和JmjC家族蛋白中發(fā)揮抑制作用的機(jī)制不同，TCP通過(guò)與FAD的共價(jià)結(jié)合來(lái)抑制LSD1活性，TCP對(duì)JmjC的抑制作用則通過(guò)喹啉或吡啶部分可逆地結(jié)合至其活性位點(diǎn)而實(shí)現(xiàn)。

2.1.4 基于篩選實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的結(jié)構(gòu)修飾2013年，Liang等[23]以純化的LSD1蛋白經(jīng)體內(nèi)LSD1去甲基化實(shí)驗(yàn)篩選得到高活性的TCP類抑制劑OG-L002（15，IC50=0.02μmol · L-1）。研究報(bào)道[24-25]LSD1作為一種轉(zhuǎn)錄調(diào)控復(fù)合物的重要組分，能激活單純皰疹病毒（herpes simplex virus，HSV）、人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）的基因表達(dá)，隨后經(jīng)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí)化合物15對(duì)LSD1的活性抑制確實(shí)能強(qiáng)烈抑制HSV 即刻早期基因（immediate early genes，IEGs）表達(dá)和體內(nèi)病毒裂解性感染，即LSD1的活性抑制致使HSV、HIV 表達(dá)受阻，因此LSD1不僅是一種抗腫瘤靶標(biāo)，同時(shí)可作為一種新型抗病毒靶標(biāo)。

2.2TCP氨基的結(jié)構(gòu)修飾

結(jié)合上述已報(bào)道的抑制劑和相關(guān)文章可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于TCP的結(jié)構(gòu)修飾主要集中于苯環(huán)，而目前進(jìn)入臨床研究且已知結(jié)構(gòu)的2個(gè)TCP類抑制劑均為氨基被修飾的化合物[25-26]。TCP氨基的結(jié)構(gòu)修飾，通過(guò)在氨基位置引入取代基合成新的TCP衍生物，獲得了高選擇性和高抑制活性的抑制劑，但是合成方法存在一定難度且收率較低。

2007年，葛蘭素史克公司經(jīng)高通量篩選、結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到具有高度選擇性和抗腫瘤活性的化合物GSK2879552（16）[27-29]，目前作為L(zhǎng)SD1不可逆抑制劑進(jìn)入臨床試驗(yàn)，其口服用于治療復(fù)發(fā)或難治性小細(xì)胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）和骨髓增生異常綜合征（myelodysplastic syndromes，MDS）的研究分別處于Ⅰ期和Ⅱ期臨床階段[30]。

Oryzon 公司開(kāi)發(fā)的化合物ORY-1001（17）[31-33]于2013年獲得歐洲藥品管理局孤兒藥資格，其對(duì)LSD1具有高選擇性和抑制活性，是目前已進(jìn)入臨床試驗(yàn)的LSD1不可逆抑制劑，并于2014年被羅氏公司收購(gòu)獲得其研發(fā)及商業(yè)化權(quán)利。目前其口服用于治療急性髓系白血病的研究處于Ⅱ期臨床階段。

2012年Neelamegam 等[34]設(shè)計(jì)合成了一系列取代氨基的TCP衍生物，經(jīng)多種實(shí)驗(yàn)測(cè)試確定了活性最高、選擇性最好的2個(gè)化合物RN-1（18，IC50=0.01μmol · L-1）、RN-7（19，IC50=0.003μmol · L-1）。同時(shí)作者選用抑制劑18考察LSD1對(duì)長(zhǎng)期記憶形成的影響，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)RN系列化合物具有良好的血腦屏障滲透作用，會(huì)破壞長(zhǎng)期記憶的形成，但不影響短期記憶，說(shuō)明LSD1可能對(duì)長(zhǎng)期記憶的形成起到正調(diào)節(jié)作用。

2.3TCP環(huán)丙基的結(jié)構(gòu)修飾

目前對(duì)TCP苯環(huán)、氨基的結(jié)構(gòu)改造已有相對(duì)深入的研究，對(duì)環(huán)丙烷部分的修飾卻鮮有報(bào)道。2014年Vianello等[13]合成得到了一系列環(huán)丙胺α位親水、疏水基取代的TCP 衍生物，經(jīng)測(cè)試得到活性最好的化合物20（IC50=0.161μmol · L-1）。構(gòu)效關(guān)系表明：疏水基團(tuán)更有利于活性提高，化合物取代基體積適當(dāng)增大可以有效提高LSD1的抑制活性和特異性。TCP環(huán)丙烷上取代基的變化影響LSD1抑制活性及特異性的這一現(xiàn)象為衍生物的結(jié)構(gòu)修飾提供了新思路。

在TCP與LSD1的加成機(jī)制中涉及芐基自由基中間體的生成（見(jiàn)圖4），因此自由基的穩(wěn)定性可能對(duì)化合物活性具有一定影響。2015 年P(guān)ieroni 等[35]以Vianello等[13]設(shè)計(jì)合成的環(huán)丙胺α位取代的TCP化合物為骨架，在其α和β位分別引入影響芐基自由基穩(wěn)定性的吸、供電子基，以考察對(duì)活性的影響。構(gòu)效關(guān)系研究顯示：在α位引入乙基取代所得的化合物21的活性明顯提高，且同時(shí)在β位苯環(huán)間位上引入弱吸電子基的取代也有利于化合物活性增強(qiáng)，如在化合物21基礎(chǔ)上引入β-苯環(huán)間位Br 取代，得到活性最好的化合物22（IC50=0.031μmol · L-1）。對(duì)接結(jié)果表明：化合物22與LSD1的2種結(jié)合模式（見(jiàn)圖10）均異于骨架21（見(jiàn)圖11），這種結(jié)合模式的變化可能更有利于化合物22與其周圍殘基的相互作用，從而導(dǎo)致活性增強(qiáng)。同時(shí)化合物HOMO-LUMO軌道能量差值△E計(jì)算結(jié)果表明化合物22的△E最低，可能更利于環(huán)丙烷的開(kāi)環(huán)，因此活性最佳。

圖10 化合物22-LSD1復(fù)合物的2種構(gòu)象Figure 10 Two bindingcon formations of compound 22-LSD1

圖11 化合物21-LSD1復(fù)合物構(gòu)象Figure 1 1Complex conformation of compound21-LSD1

3 結(jié)語(yǔ)

LSD1作為一種新型抗腫瘤靶點(diǎn)，其抑制劑的研究開(kāi)發(fā)成為熱點(diǎn)，主要涉及三大類：1）基于底物的可逆性抑制劑；2）基于FAD的可逆性抑制劑；3）不可逆抑制劑。目前為止，TCP類不可逆性抑制劑是研究最深入、最全面的一類，以TCP為母體的結(jié)構(gòu)改造得到了廣泛研究。雖然TCP類抑制劑在多種癌癥模型中表現(xiàn)良好，但是其缺乏LSD1特異性，會(huì)引發(fā)化合物脫靶效應(yīng)，降低LSD1抑制效果的同時(shí)影響體內(nèi)其他同源酶，引發(fā)副作用，因此有很多課題組致力于研發(fā)基于TCP的高選擇性抑制劑。

本文針對(duì)已發(fā)表的復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)、抑制機(jī)制以及TCP類抑制劑的研究加以歸納總結(jié)。筆者發(fā)現(xiàn)TCP 類抑制劑的苯環(huán)、氨基以及環(huán)丙基等基團(tuán)均可進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，結(jié)構(gòu)改造的多樣化也說(shuō)明了TCP類抑制劑具有較大的改造空間。目前在對(duì)TCP的結(jié)構(gòu)改造上，針對(duì)苯環(huán)進(jìn)行改造的研究較多，通過(guò)改造苯環(huán)引入疏水基團(tuán)、與周圍疏水殘基相互作用來(lái)提高抑制劑活性，或者引入大基團(tuán)增加選擇性，可為后續(xù)進(jìn)一步改造LSD1抑制劑提供指導(dǎo)。另外，基于氨基和環(huán)丙基基團(tuán)進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾的報(bào)道相對(duì)較少，但已報(bào)道的結(jié)構(gòu)也都表現(xiàn)出較好的抑制效果，且目前進(jìn)入臨床研究的2個(gè)TCP類抑制劑均為氨基被修飾的化合物，進(jìn)一步證實(shí)了氨基修飾的可行性，但這2處結(jié)構(gòu)修飾可能存在一定合成難度、穩(wěn)定性較差以及收率較低等問(wèn)題，這些問(wèn)題也是TCP類抑制劑改造的難點(diǎn)所在。目前關(guān)于TCP類抑制劑的改造大多局限于某一基團(tuán)，后續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以考慮將3處結(jié)構(gòu)修飾相結(jié)合，最終獲得的化合物對(duì)LSD1的抑制效果和生物活性可能表現(xiàn)更佳。

以上這些研究可以為此類抑制劑的進(jìn)一步設(shè)計(jì)、優(yōu)化提供重要指導(dǎo)作用，相信隨著對(duì)LSD1研究的不斷深入，將會(huì)有更多安全、有效的LSD1抑制劑得到開(kāi)發(fā)。目前有2個(gè)TCP類不可逆抑制劑GSK2879552和ORY-1001已處于臨床研究階段，并有數(shù)個(gè)化合物正進(jìn)行臨床前開(kāi)發(fā)研究，顯示了LSD1是一個(gè)有潛力的靶標(biāo)，也表明了TCP是優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)，具有理想的開(kāi)發(fā)前景，其多樣化的結(jié)構(gòu)改造對(duì)LSD1靶點(diǎn)的認(rèn)知以及抑制劑用于藥物研發(fā)具有重要意義[36-37]。