CN112336730A - S100a8/a9蛋白抑制剂unc0631及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631作为S100A8/A9蛋白抑制剂的新用途及其应用,发明基于老药新用的思路将FDA批准的药物通过基于S100A8/A9的晶体结构进行了分子对接模型的计算机虚拟筛选,分子对接模拟过程,发现组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631可以稳定地结合在S100A9二聚体的CHAPS结合位点上,通过抑制S100A9二聚化的同时抑制S100A8/A9低聚体中的S100A9二聚化,从而影响S100A8/A9蛋白的形成与稳定,本发明不仅为组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631提供新的用途,而且还为新型的S100A8/A9蛋白抑制剂的快速开发提供了范例。
Description
技术领域
本发明涉及医药技术领域,具体来说,涉及组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631作为S100A8/A9蛋白抑制剂的新用途及其应用。
背景技术
S100蛋白包括25个已知成员,是重要的多功能钙结合蛋白家族。S100A8和S100A9蛋白是S100蛋白家族的主要成员,其在体外和体内可形成异二聚体、异四聚体等,以低聚体(S100A8/A9,又称Calprotectin)形式存在,从而在炎症和免疫应答调节过程中发挥重要作用。在感染或无菌损伤部位,粒细胞和单核细胞高表达S100A8/A9蛋白并分泌到细胞外。S100A8/A9蛋白作为危险相关分子模式(DAMPs)蛋白和警报素(alarmin),与模式识别受体Toll样受体4(TLR4)和晚期糖基化终产物(RAGE)相互作用,激活细胞内NF-κB和MAPK通路,通过对中性粒细胞的趋化作用聚集炎症细胞并分泌炎性细胞因子和趋化因子,从而发挥促炎作用。
S100A8/A9血清浓度已被证明能反映类风湿性关节炎,炎症性肠病、系统性红斑狼疮,银屑病等多种炎症性疾病的严重程度,其稳定性及灵敏度均优于C反应蛋白(CRP),S100A8/A9蛋白也因此被认为是一种更好的炎症相关生物标志物。
另外有其他研究表明,S100A8/A9抑制剂能够通过与其相互作用达到抗炎的目的,在系统性红斑狼疮的治疗中取得良好效果;S100A8/A9还参与了其他多种疾病的病理生理过程,其中包括:S100A8/A9通过激活NF-κB信号通路,诱导BV-2小胶质细胞活化,促进促炎因子的产生,进一步加重OPC损伤;阻断S100A8/A9蛋白与其受体结合可以抑制心肌梗死后中性粒细胞迁移,改善心功能;抑制S100A8/A9可阻止缺氧后促炎细胞因子的诱导和NF-κB的激活,延缓心力衰竭的进程;S100A8/A9在慢性结核病的发展过程中介导了中性粒细胞的积聚,S100A8/A9蛋白抑制剂使非急性肺结核患者结核分枝杆菌(Mtb)导致的炎症得以控制;Song G等人研制了一种新的抗S100A8/A9的单克隆抗体,可以有效地阻止肺癌的转移;另外有研究表明黑色素瘤细胞黏附分子(MCAM)是S100A8/A9的重要受体,S100A8/A9与MCAM结合导致黑色素瘤细胞向肺组织转移,S100A8/A9在与细胞表面受体黑色素瘤细胞粘附分子(MCAM)结合后加速乳腺癌、前列腺癌的生长和转移;S100A8/A9介导了肾损伤和纤维化,可能是通过与肾小管上皮细胞相互作用导致不可逆转的损伤,抑制S100A8/A9是阻止慢性肾病患者肾纤维化的一种治疗策略。以上都提示S100A8/A9是一个很有前途的药物靶标。鉴于此,本项目研究拟筛选和开发以S100A8/A9为靶蛋白的小分子化合物。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种新的与S100A8/A9蛋白靶向结合的小分子化合物。
本发明提供一种组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631在制备S100A8/A9蛋白靶向抑制结合剂的用途。
进一步的,所述组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631的结合靶点位于S100A8/A9蛋白中的S100A9蛋白的疏水性氨基酸或者亲水性氨基酸的疏水侧链部分。
进一步的,所述组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631的结合靶点包括S100A8/A9蛋白中的其中一个S100A9上His61,Asp65,Arg85,Leu86,Leu49,Flq48,Asn47,Lys50,Lys51及另外一个S100A9上的His61,Val58,Lys57,Lys51,Glu52,Leu62氨基酸位点。
进一步的,组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631在制备所述S100A8/A9蛋白靶向抑制结合剂作为抗炎药物;或者抗癌药物;或者心肌梗死预后药物;或者缓解心里衰竭的药物;或者改善慢性肺结核的药物;或者治疗慢性肾病肾纤维化的药物。
进一步的,组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631在制备所述S100A8/A9蛋白靶向抑制结合剂作为抗炎药物,所述炎症包括葡萄膜炎、类风湿性关节炎、炎症性肠病、系统性红斑狼疮、银屑病。
进一步的,所述S100A8/A9蛋白靶向抑制结合剂作为抗癌药物,所述癌包括肺癌、乳腺癌、前列腺癌、黑色素瘤。
本发明具有如下优点:本发明基于老药新用的思路将FDA批准的药物通过基于S100A8/A9的晶体结构进行了分子对接模型的计算机虚拟筛选,分子对接模拟过程,发现组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631可以稳定地结合在S100A9二聚体的CHAPS结合位点上,通过抑制S100A9二聚化的同时抑制S100A8/A9异四聚体中的S100A9二聚化,或者其他S100A8/A9低聚体中的S100A9二聚化,从而影响S100A8/A9蛋白的形成与稳定,体内外实验也说明了组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631是S100A9二聚体以及S100A8/A9异四聚体抑制剂,从而证明组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631是S100A9二聚体以及S100A8/A9异四聚体抑制剂的新用途。本发明不仅为组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631提供新的用途,而且还为新型的S100A8/A9蛋白抑制剂的快速开发提供了范例。
附图说明
图1组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631交互式化学模型;
图2(a)S100A8/A9四聚体结构,A/B链为S100A8,C/D链是S100A9;(b)S100A9的结合位点(A处);(c)S100A9二聚物的晶体结构,S100A9二聚物抑制剂CHAPS,空间位阻(B处);
图3组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631的分子对接模式图;
图4(a)组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631和S100A9蛋白相互作用曲线图;(b)相互作用曲线的具体实验数据;
图5(a)通过ELISA试剂盒测量细胞上清液中炎性细胞因子IL-6的浓度,数据为平均值±SD,与LPS组相比*P<0.05;(b)通过ELISA试剂盒测量细胞上清液中炎性细胞因子TNF-α的浓度,数据为平均值±SD,与LPS组相比***P<0.0005;
图6(a)在正常对照组中未观察到眼前节炎症;(b)LPS组在LPS注射后24小时裂隙灯下观察到瞳孔缩小,血管扩张,甚至弯曲成螺旋状(箭头),前房渗出物(粗箭头);(c)2752-65-0(10μM)+LPS组仅观察到轻微血管扩张(箭头);(d)LPS注射后不同组的临床评分,与LPS组相比,****P<0.0001。
图7组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631对房水中浸润细胞和蛋白质浓度的影响,与LPS组相比,****P<0.0001。
具体实施方式
下面将结合实施例和效果例对本发明做进一步的详述,而非限制本发明的范围,以下的实施例便于更好地理解本发明,但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料,如无特殊说明,均为自常规生化试剂商店购买得到的。
组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631分子式为C37H61N7O2,结构式如下所示,交互式化学模型如图1所示,分子量为分子量为635.9g/mol。
实施例1:组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631与S100A9二聚体分子对接虚拟模型
S100A8/A9的晶体结构(ID:1XK4),如图2a所示,A链和B链为S100A8,C链和D链是S100A9。由于它形成稳定的四聚体构型,因此难以通过分子动力学模拟优化合理的结合位点。进一步分析发现,S100A9晶体结构(ID:1IRJ)中有小分子CHAPS的结合位点,可以抑制S100A9的活性,提供了可进行虚拟筛选的可能性。
通过对S100A9二聚化晶体结构的分析,CHAPS(S100A9二聚化抑制剂)的结合位点对应于在S100A8/A9四聚体中两个S100A9的结合位点(图2b指示箭头A处)。叠合S100A9二聚体晶体结构(PDB ID:1IRJ)与S100A8/A9异四聚体晶体结构(PDB ID:1XK4),从图2c中可以看出,S100A9二聚化抑制剂CHAPS可以抑制S100A8/A9四聚体中的S100A9二聚化(与S100A9的C末端Trp88,His91,Glu92存在空间位阻,箭头B处)。因此,S100A9二聚化的抑制剂在可以单独抑制S100A9二聚化的同时,也将明显抑制S100A8/A9异四聚体中的S100A9二聚化,从而影响S100A8/A9异四聚体的形成与稳定。鉴于此,我们确定将S100A9二聚体的CHAPS结合位点用作虚拟筛选结合位点,采用的晶体结构是1IRJ。
通过从不同数据筛选了化合物,发现组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631与S100A9二聚体的CHAPS结合位点结合效果良好,组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631的分子对接模式图如图3所示。图中a处标记表示组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631化合物。两个相同的S100A9在相互作用面上的具有一些关键氨基酸残基,也正是这些氨基酸参与了与小分子化合物的结合。组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631整体结于由大量疏水性氨基酸(或亲水氨基酸的疏水侧链部分)如一个S100A9上His61,Asp65,Arg85,Leu86,Leu49,Flq48,Asn47,Lys50,Lys51及另外一个S100A9上的His61,Val58,Lys57,Lys51,Glu52,Leu62形成的疏水性口腔。
实施例2:组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631与S100A9二聚体分子相互作用
利用基于生物膜干涉技术(Bio-Layer Interferometry,BLI)的Octet平台对生物分子相互作用进行检测分析。通过Data Analysis software 9.0对实验数据进行处理。拟合模型选择:1∶1模型,即1个S100A8/A9蛋白结合1个小分子组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631拟合方式:global,即把6个浓度作为一组关联进行分析。制备125,62.5,31.3,15.6,7.81,3.91μM UNC0631溶液,检测芯片固化S100A8/A9蛋白后与100μL6组不同浓度的UNC0631、100μL浓度为200μM的CaCl2和100μL 5%DMSO+PBST缓冲液相互作用的信号和数据;检测空白芯片与不同浓度的UNC0631、100μL浓度为200μM的CaCl2和100μL 5%DMSO+PBST缓冲液相互作用的信号和数据,通过DataAnalysis software 9.0对实验数据进行处理。
通过以上分析,验证小分子药物和S100A8/9蛋白间的相互作用,结果如图4所示,S100A8/A9蛋白同组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631间的结合信号随着组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631的浓度增加而增加,两者呈正相关,验证了S100A8/A9蛋白与组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631间有相互作用。
实施例3:组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631体外细胞抗炎效果
制备LPS刺激的Raw264.7细胞炎症模型,选择0.2μM药物浓度的组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631加入培养基,设置正常Raw264.7细胞组和不加组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631的LPS刺激的Raw264.7细胞炎症模型对照组,在设置实验组和对照组24小时后,通过ELISA试剂盒测量细胞上清液中炎性细胞因子的浓度,其结果如图5所示,LPS刺激促进细胞上清液中IL-6和TNF-α的明显上调,组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631可抑制了IL-6和TNF-α的分泌,显示了较好的体外抗炎效果。
实施例4:组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631治疗前葡萄膜炎抗炎效果
制作LPS诱导的前葡萄膜炎大鼠模型(EIU),通过Waistar大鼠后足垫注射LPS,每只足垫注射1mg/ml的LPS 100μl来设置EIU模型,正常对照组为Waistar大鼠后足垫注射等量100μl无菌生理盐水,实验组为取10mM的Tepotinib,用无菌生理盐水稀释成100μM,在LPS诱导的前葡萄膜炎大鼠模型的双眼玻璃体内均注射2μl组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631,24小时后,分别观察正常对照组和LPS组以及实验组炎症情况,评价正常对照组和LPS组以及实验组的的炎症反应临床评分,其结果如图6所示,实验组的炎症反应临床评分显著降低。
并检测房水中的渗透细胞数量以确认组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631在EIU中的抗炎作用。LPS注射后24小时,LPS组房水细胞数量显着增加,但正常组中几乎没有细胞。与LPS组相比,UNC0631(100μM)给药组的房水中浸润炎症细胞数量显著减少,结果如图7所示。
最后有必要在此说明的是:以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631在制备S100A8/A9蛋白靶向抑制结合剂的用途。
2.根据权利要求1所述的组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631在制备S100A8/A9蛋白靶向抑制结合剂的用途,其特征在于,所述组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631的结合靶点位于S100A8/A9蛋白中的S100A9蛋白的疏水性氨基酸或者亲水性氨基酸的疏水侧链部分。
3.根据权利要求1或2所述的组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631在制备S100A8/A9蛋白靶向抑制结合剂的用途,其特征在于,所述组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631的结合靶点包括S100A8/A9蛋白中的其中一个S100A9上His61,Asp65,Arg85,Leu86,Leu49,Flq48,Asn47,Lys50,Lys51及另外一个S100A9上的His61,Val58,Lys57,Lys51,Glu52,Leu62氨基酸位点。
4.根据权利要求1所述的组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631在制备S100A8/A9蛋白靶向抑制结合剂的用途,其特征在于,所述S100A8/A9蛋白靶向抑制结合剂作为抗炎药物;或者抗癌药物;或者心肌梗死预后药物;或者缓解心里衰竭的药物;或者改善慢性肺结核的药物;或者治疗慢性肾病肾纤维化的药物。
5.根据权利要求4所述的组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631在制备S100A8/A9蛋白靶向抑制结合剂的用途,其特征在于,所述S100A8/A9蛋白靶向抑制结合剂作为抗炎药物,所述炎症包括葡萄膜炎、类风湿性关节炎、炎症性肠病、系统性红斑狼疮、银屑病。
6.根据权利要求4所述的组蛋白甲基转移酶抑制剂UNC0631在制备S100A8/A9蛋白靶向抑制结合剂的用途,其特征在于,所述S100A8/A9蛋白靶向抑制结合剂作为抗癌药物,所述癌包括肺癌、乳腺癌、前列腺癌、黑色素瘤。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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