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近年来,肿瘤发病率不断升高,患病人数急剧增加,大部分临床抗肿瘤药物存在治疗效果低、毒副作用大、易产生耐药性等问题,急需研发新作用机制抗肿瘤药物。本论文采用虚拟筛选方法对Neddylation通路中关键的NAE酶进行小分子抑制剂筛选、优化及抗肿瘤活性研究。肉毒毒素是一类高致死性毒素,其中A型易被发展成生化武器,B型常见于食物中毒。目前解毒剂主要是抗肉毒马血清,存在易过敏、保存条件苛刻等缺点,有必要研发新型小分子解毒剂应对市场需求。一、非磺酰胺类NAE抑制剂的发现、优化及抗肿瘤活性研究Neddylation通路是细胞内非常重要的非溶酶体蛋白降解途径,是真核细胞维持胞内蛋白平衡、调节细胞周期、维持细胞存活的重要调节通路。Neddylation通路与泛素化通路类似,主要通过泛素活化酶(E1,NAE)、泛素结合酶(E2)和泛素连接酶(E3)逐级催化,将泛素或泛素类似物(NEDD8)标记到靶蛋白上,从而将蛋白进行修饰或降解。Cullin-RING连接酶(CRLs)作为泛素连接酶的重要组成部分,是Neddylation通路及调控的关键信号蛋白,在控制细胞蛋白的降解中起到重要作用。研究发现,多种肿瘤细胞中存在NEDD8通路过度表达导致CRLs非正常激活的现象。NAE抑制剂能从Neddylation通路上游抑制整个通路,干扰CRL靶蛋白的降解,导致靶蛋白在胞内蓄积。持续的Neddylation通路抑制能够引发细胞周期依赖性的DNA再复制,导致细胞周期紊乱,DNA合成失调,最终诱导细胞凋亡。MLN4924是第一个选择性NAE抑制剂,已进入临床I期试验阶段。本文采用新的共价键结合筛选策略,发现一类新结构NAE抑制剂,在此基础上优化获得非磺酰胺类NAE抑制剂。首先,我们基于虚拟筛选得到的骨架,设计合成出10个磺酰胺衍生物和7个非磺酰胺类化合物,体外抗肿瘤活性研究表明,磺酰胺基团引入后对抗肿瘤活性影响较小。在此基础上我们设计新的非磺酰胺衍生物21个化合物,筛选获得最佳化合物22g,对HCT116的IC50达到100 nM。二、烟酸类BoNT抑制剂的优化设计及活性研究课题组前期发现了一类烟酸类小分子化合物,具有优异的BoNT抑制活性,并且还具有广谱解毒活性,对肉毒毒素和破伤风毒素具有显著解毒活性。进一步研究发现,该类化合物动物模型体内不稳定,硫醚键易发生断裂降解。为提高其稳定性,我们采用生物电子等排原理设计合成出亚砜、砜和醚类新化合物5个。动物模型研究发现其中化合物2b显示出优异的A型BoNT中毒小鼠解毒活性,中毒小鼠存活率达100%。