组蛋白赖氨酸特异性去甲基化酶1(LSD1)是黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)依赖性胺氧化酶家族的成员,它通过酶促氧化作用从单双甲基化的H3K4和H3K9中去除一个和两个甲基。目前,在多种癌细胞中都发现了 LSD1较正常细胞高表达,包括胃癌,乳腺癌和白血病等,而抑制或失活LSD1可明显提高底物的蓄积,有效抑制癌细胞的分化,增殖,侵袭和转移。因此,LSD1已经成为了多种癌症的有希望的治疗靶标,开发高效低毒,高选择性的LSD1抑制剂不仅可以丰富LSD1抑制剂的骨架类型,同时还可为靶向组蛋白去甲基化酶的抗肿瘤药物研发提供数据支撑。嘧啶作为一种有重要药理活性的杂环化合物,其衍生物如胞嘧啶,尿嘧啶等在体内发挥重要的生物学功能。以嘧啶为骨架的衍生物也广泛应用于多种疾病的治疗,如抗病毒,抗菌和抗肿瘤等。我们在课题组前期工作的基础上,筛选出了对LSD1有潜在抑制活性的先导化合物6,通过对其结构拓展修饰,设计合成了一系列全新的嘧啶衍生物,并对其进行了酶活性评价和初步的生物机制研究。具体工作研究如下:1.通过查阅相关文献掌握LSD1的蛋白结构,生物学功能以及与多种肿瘤发生发展的相关性。详述了 LSD1抑制剂的发展现状以及存在的主要问题,为本课题的工作开展提供理论依据。2.本课题组前期已经构建了基于嘧啶骨架的小分子化合物库,并报道了几类基于嘧啶和嘧啶稠和杂环的化合物对LSD1有良好的抑制活性。我们进一步对课题组内部嘧啶类化合物库进行了广泛的LSD1抑制活性测试,发现了一类新的连接甲硫四氮唑的嘧啶化合物6对LSD1有潜在的抑制活性。我们以化合物6为先导,通过分析其与LSD1蛋白的结合模式,对其结构进行适当的拓展,设计合成了 63个全新的嘧啶衍生物。3.对所有新合成的化合物均进行了体外LSD1抑制活性评价,大多数化合物表现出了良好的抑制活性,其中化合物66有最优的活性,IC50=56.65 nM。Docking分析表明化合物66与FAD具有相似的作用模式,嘧啶环上的氰基基团不仅通过水分子1032与Lys661形成了关键的氢键作用,还与Met332形成了氢键作用。四氮唑环上的其中一个氮原子和左侧的羧基基团分别于与Val881和Ser289形成了重要的氢键。这些氨基酸残基均是FAD与LSD1结合的重要残基,初步证实了化合物66可能通过与FAD竞争性结合LSD1的方式发挥活性。进一步的生物机制研究表明化合物66以可逆的方式与LSD1结合,并在细胞水平上有效抑制LSD 1活性,明显抑制LSD 1过表达的MGC-803细胞的迁移和侵袭。综上所述,共合成了 63个全新的嘧啶类化合物并进行了抑制活性评价,其中IC50<200nM的化合物有21个,化合物66的抑制活性比先导化合物提高了近20倍。这些发现不仅丰富了嘧啶类LSD1抑制剂的结构类型,而且得到了一类全新的与FAD竞争性结合的LSD1抑制剂,证实了基于配体设计方案的可行性,对开发新型作用模式的LSD1抑制剂有重要的参考意义。