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第一部分，构象约束的多肽HIV-1整合酶抑制剂的设计、合成和构效关系研究 由人类免疫缺陷病毒-1(HIV-1)引起的艾滋病已经成为同癌症一样迫切需要改善治疗策略的全球性疾病。HIV-1感染人免疫系统细胞需要将病毒的DNA有效地插入至宿主的基因组中，这一过程由HIV-1整合酶(Integrase，简称IN)介导;整合酶与宿主蛋白的一些关键相互作用也是病毒DNA有效整合的必需因素;而且，整合酶为HIV-1病毒所特有，宿主体内无相应的酶。因此，整合酶已成为极富吸引力的治疗艾滋病的靶标。 我们实验室运用“序列漫步”策略发现了整合酶寡聚化界面的关键区域“hotspot”，即衍生于整合酶序列的NL-6和NL-9两个多肽片段，具有显著的抑制HIV-1IN催化功能的活性。为了提高多肽抑制剂的活性和体内稳定性，同时揭示其作用机制，我们开展了进一步的结构修饰工作，主要侧重于多肽优势二级结构的诱导和稳定。 由于NL-6(TAYFLLKLAGRW,3-加工IC50=21μM)源自HIV-1整合酶的α1螺旋区域;两个IN单体的α1和α5’螺旋区域在其发挥整合作用所必须的二聚过程中存在着强烈的相互作用，因此，我们设想，如果稳定NL-6的α-螺旋构象就可能增强NL-6与IN的作用，从而提高NL-6的抑制活性。 线性肽的α-螺旋构象稳定可以通过在i/i+4或者i/i+7位置引入2-(ω’-烯基)丙氨酸、随后将肽边链经钌催化（Grubb催化剂）的闭环复分解(RCM)反应形成全烃边链环合肽（allhydrocarbonstapledpeptide）实现。这一策略最初被Verdine等用于衍生于BH3序列的p53肽抑制剂的设计，能够提升α-螺旋肽的细胞渗透性，同时增强其对抗蛋白酶解的能力。本论文首次将这一策略应用于HIV-1整合酶多肽抑制剂的设计和结构优化，通过诱导并稳定NL-6肽的螺旋度来提升其抑制活性和代谢稳定性。 基于Seebach噁唑烷酮方法，我们建立了高效经济的适用于固相肽合成的(S)-N-Fmoc-2-(ω’-烯基)丙氨酸的合成方法。我们将(S)-2-(4-戊烯基）丙氨酸插入NL-6肽的不同i/i+4位置，结果发现,将NL-6中的L5和A9替换成(S)-2-（4’-戊烯基）丙氨酸后进行RCM反应得到的边链全烃环合肽，α-螺旋度和抑制整合酶3’-加工的活性(IC50=9μM)均提高。随后将(S)-α-甲基-α-2’-丙烯基氨基酸、(S)-α-甲基-α-3-丁烯基氨基酸和（S)-α-甲基-α-5’-己烯基氨基酸分别替入NL-6的L5和A9位置，考察最适宜的全烃边链长度，活性结果表明，（S)-2-（4’-戊烯基）丙氨酸在NL-6的构象稳定修饰中仍然是合适的氨基酸替换元件。 在这一研究过程中，我们同时合成了相应的边链开放的肽。与这些边链开放肽相比，边链全烃环合肽主要是依靠其自身的结构因素而形成稳定的构象，而受溶剂环境的影响相对有限。 最有意义的是，含有开放边链的肽具有高细胞毒性，而相应的含有全烃环合边链的肽则能在细胞水平有效地抑制HIV-1的复制。肽NLH-16具有最好为8的选择指数(CC50/EC50)，其EC50值为5.43±1.98μM，CC50值为41.71±15.17μM。 本论文首次将全烃环合边链肽策略应用于HIV-1整合酶抑制剂的设计。α-螺旋度的提升以及HIV-1整合酶抑制活性的增加证明了这一策略的有效性，并且为HIV-1整合酶抑制剂的结构优化提供了一个崭新的、方向性的模板。 第二部分，含哌嗪结构的人类可溶性环氧水解酶抑制剂的设计合成及活性评估 作为a/B-折叠型水解酶蛋白家族中的一员，可溶性环氧水解酶(sEH)参与了花生四烯酸环氧化物，即环氧二十碳三烯酸类(EETs)化合物的体内代谢，将其转化为水溶性的易于排泄的邻二醇类化合物。由于EETs是一类重要的内源性化学介质，在血管、肾及心脏水平调节血压，并且还具有显著的抗炎效果，而其代谢产物邻二醇类化合物调节血压的能力就大大减弱。因此，通过抑制sEH的活性以阻止EETs的水解就成为治疗高血压的可行方法。 基于sEH催化水解环氧化合物的过渡态，1，3-二取代脲类化合物被设计作为sEH的抑制剂。在一些体内和体外模型中，1，3-二取代脲类化合物能够有效地抑制环氧化合物的水解。然而这些化合物由于低的水溶性以及高熔点，常常导致体内的低活性，并且也给制剂带来了很多困难。 为了合成强效的，同时又具备良好成药物理性质以及药代动力学性质的人类可溶性环氧水解酶抑制剂，我们尝试将哌嗪这一结构引入到1，3-二取代脲结构中。 根据Hammock提出的药效团模型，我们将哌嗪结构置于不同的药效团区域，以考查哌嗪环对活性的影响。我们前期选择了将5-位取代的哌嗪置于二级药效团区域。由于引入了哌嗪结构，这类化合物的成药物理性质大大改善，水溶性大大提高，熔点也大大降低。但是这类化合物的活性却急剧下降。 本论文中，我们从1，3-二取代脲结构的sEH抑制剂出发，分别将哌嗪结构置入一级和三级药效团中，考查这一结构的引入对抑制剂整体活性、成药物理性质以及药物代谢动力学性质的影响。 研究表明，将哌嗪结构以合适的方式置入主要或者三级药效团中，都能得到有效的sEH抑制剂，活性最好的抑制剂是将哌嗪结构置于三级药效团区域的系列。。哌嗪结构的引进确实能够大幅提高化合物整体的水溶性，并有助于改善这些抑制剂的药代动力学性质。 我们一共获得了8个IC50值小于3nM的人类sEH抑制剂，其中，1-（金刚烷基-1-基）-3-(3-(4-(4-(甲磺酰基)哌嗪-1-基）丁氧基）苯基）脲是这系列中活性最好的化合物(IC50=1nM)，水溶性也最高（S=2.97mg/mL）。通过体内药动学的研究，我们发现这些抑制剂的生物利用度与哌嗪N4原子上的取代基以及作为主要药效团（脲）与二级药效团（醚氧）连接体的苯环上的取代方式密切相关。而连接二级药效团（醚氧）和哌嗪之间的碳链长度也对抑制剂的生物利用度产生影响。体内药物动力学数据显示1-（金刚烷基-1-基）-3-（4-（3-（4-乙酰基哌嗪-1-基）丙氧基）苯基）脲和1-（金刚烷基-1-基）-3-（4-（4-（4-乙酰基哌嗪-1-基）丁氧基）苯基）脲具有最好的药-时曲线下面积(AUC)，长的半衰期(t1/2)以及良好的最高血药浓度（Cmax）。 总之，我们成功地将哌嗪结构引入了脲类人类可溶性环氧水解酶抑制剂中，在大幅提高水溶性、改善体内药物动力学性质的同时，活性依然保持在低纳摩尔级别，完全实现了我们的设想，证明了思路的合理性，并且达到了我们初期设置的目标，这将大大有助于开发口服有效的能够同时抗高血压和抗炎的人类可溶性环氧水解酶抑制剂。