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磷酸酪氨酸(pTyr)在细胞信号传导中起着非常重要的作用，它能促进关键蛋白—蛋白之间的识别和相互作用。蛋白质磷酸化水平的异常与许多疾病诸如癌症和糖尿病密切相关。因此，pTyr结构模板是发展与疾病相关的信号传导阻断剂的一个富有吸引力的出发点。但是磷酸基团的不稳定性以及高电荷性造成低的细胞生物利用度都大大限制了其应用。 本论文主要针对细胞信号传导通路中生长因子受体结合蛋白2（Growth factor receptor bound protein 2，Grb2）的SH2结构域及蛋白酪氨酸磷酸酯酶1B(protein tyrosine phosphatase 1B，PTP1B)，研究具有生物相容性的抑制剂，发展新的策略解决pTyr作为高活性决定元素与它的高电荷性导致的低细胞穿透性之间的矛盾。 Grb2作为接头蛋白，通过其SH2功能域与活化的生长因子EGFR上含pTyr的特定序列结合，激活下游的有丝分裂信号通路，尤其在致癌基因Ras的信号传导通路中起着关键的作用，所以Grb2-SH2目前被广泛认为是抗肿瘤药物设计的优秀靶标。 为发展肽性降低、生物利用度高的Grb2-SH2抑制剂，我们以噬菌体库展示得到的非磷酸Grb2-SH2环肽配体为先导化合物，设计了一类结构和功能双重作用的分子砌块，即手性α-甲基-α-氨基酸，将1-氨基环戊烷酸(Ac6c)的β-转角构象诱导作用和α-氨基丁酸(Adi)的酸性边链结合在一起。双重官能团分子L(或D)-α-甲基-α-氨基酸通过噁唑烷酮的方法合成，氨基酸采用正交保护基策略，适合基于Fmoc化学的多肽固相合成。 我们将手性α-甲基-α-氨基酸插入到环肽序列中，通过局部构像约束以及边链官能团与蛋白结合口袋的作用来简化多肽分子，设计了一系列开链小肽。大环化是非磷酸Grb2-SH2抑制剂保持活性的必需条件，通过全局构象约束来实现活性构像的形成和边链结构与蛋白质口袋的结合;当大环打开，全局构象约束消失，活性将大为丧失，但α-甲基-α-氨基酸以及优势结构单元3-氨基酪氨酸和γ-羧基谷氨酸(Gla)的同时插入，通过局部诱导β-转角构象的形成以及酸性边链和富电子苯环官能团的作用弥补了大环的损失，由此设计出来的开链无磷酸小肽N-Fmoc-Adi-2-Leu-(3-NH2-Tyr0)-Ac6c-Asn、N-Fmoc-Gla-2-Leu-(3-NH2-Tyr0)-Ac6c-Asn对Grb2-SH2功能域的抑制活性分别可达3.9和2.5μM。 蛋白质磷酸酪氨酸酯酶(PTPs)在细胞信号传导中扮演着很重要的作用，它们通过调节酪氨酸的磷酸化来控制细胞增长、分化等等。尤其是PTP1B能活化人类乳腺癌的原癌基因，并且通过去磷酸化胰岛素受体底物来影响胰岛素的下游调节。因此，PTP1B能作为治疗糖尿病和癌症的有效靶标。由于PTPs家族的结构同源性很强，所以找到选择性的PTP1B抑制剂是一项很大的挑战。 我们课题组发现芳基二酮酸可以有效抑制PTP1B的功能，基于其复合物的晶体结构，我们设计了一系列衍生物，期望进一步提高活性和选择性。首先我们考察了芳基二酮酸的苯环取代基的电子效应对蛋白结合的影响，同时考察了酰胺衍生物的活性改变。我们在前期研究中发现芳基二酮酸的二聚体能大大提高化合物对PTP1B的抑制活性（二聚体LZP-40，IC50=2μM;单体LZP-25，IC50=20μM），据此又设计并考察了一系列双功能团的化合物，引进PTP1B第二结合位点药效团水杨酸结构，通过哌嗪环将芳基二酮酸与另一个芳基二酮酸或者水杨酸酯结构连接起来，以得到活性更高，选择性更好的小分子抑制剂。果然，N，N-双α-萘环取代的芳基二酮酸化合物1381的酶抑制活性IC50可达1μM，比苗子化合物LZP-25提高了20倍。而N-环丙酰胺类化合物除了具有结构简单、电荷数低的特点，活性还能提高2～3倍（IC50值为7～15μM）。双功能团化合物能显著提高化合物对PTP1B的亲和力，该系列的化合物IC50值保持在2～15μM范围。 综上所述，本论文第一次将结构和功能双重氨基酸引入到开链小肽中，得到了一系列骨架全新的化合物，降低了电荷数及肽特征，发展了非磷酸类Grb2-SH2抑制剂。同时本论文也系统研究了芳基二酮酸类PTP1B抑制剂的构效关系，为推进芳基二酮酸类化合物成为结构新颖的用于治疗糖尿病的候选化合物提供了结构基础。