酪氨酸蛋白激酶抑制剂的研究进展

酪氨酸蛋白激酶抑制剂的研究进展 2/ 第6卷第3期 20?年 学 牛 Vo1.6No fJ 解剖科学进展…『…...0 酪氨酸蛋白激酶抑制剂的研究进展 塑’ (中国医科大学81期七年制.生化教研室,沈阳1i0001)吁7宁.f 摘要酪氨酿蛋白敬酶(PTK)广泛存在于细胞的各种生理过程中,是主要与细胞的生长增殖和分也有 关的信号逢径目此,PTK抑制荆具有广锺的多样的生物效应,本文回顾了近阜来对PTK抑制剂的研究进 展新型PTK抑制剂的结构活性关系lPTK抑制剂对肿瘤细胞和正常细胞的影响. 近年来对酪氨酸蛋白激酶抑制剂(tyrosine proteinkinasePTK)的研究日益广泛和深入,PTK 途径的激活属于与细胞的生长,增殖和分化有关的 信号途径[1].在肿瘤细胞中PTK的活性非常高, PTK的活性已经成为衡量细胞增殖恶变的标志,用 来衡量某些分化诱导剂对肿瘤细胞的作用0].PTK 的这些作用提示我们可以用PTK抑制剂抑制肿瘤 和增生类疾病,例如牛皮癣,骨关节炎口] 目前PTK抑制剂在医学上的应用主要是抗肿 瘤[.]在台成PTK抑制剂的研究中,针对各种受体 和非受体上的PTK的药物披认为是很有前途的研 究对象,尤其抑制EGF--RPTK的抑制剂是研究的 最多披认为是最有前景的一类抑制剂Cs3,这就为抗 肿瘤药物的提供了一个新的方向}ATP一竞争 性抑制剂(ATP--competitiveinhibitor).目前一些 PTK抑制剂已进入前临床实验阶段,预计近几年就 可进入临床一期应用阶段. 近来研究发现PTK的活性还与非肿瘤细胞的 生理活动有关,许多PTK抑制剂能影响正常细胞 的功能和机能,在这方面研究的较多的是一些发现 较早的天然化合物如genisteln,herblmycinA和 lavendustinA.本文就新型的PTK抑制剂的制备, 结构活性关系和原有的PTK抑制剂对肿瘤细胞的 抑制和正常细胞生理功能的影响综述如下: 1新型的PTK抑制剂的结构活性关系 1.1嘧啶类 嘧啶类化合物是一类ATP竞争性PTK抑制 剂,虽然PTK的ATP一结合区与丝氨酸和苏氨酸 蛋白激酶的ATP一结合区具有高度的同源性,但是 嘧啶类作为PTK抑制剂还是具有很大的选择性Is], 通过对EGF—RPTK催化域和CGF524ll的三维 计算机模型,Traxler等人建立了一个ATP一 竞争性抑制剂的药效集团模型,在这个模型的帮助 下,4一苯氨基一7H一吡咯[2,3一d]嘧啶披鉴定为 一 种新的EGF—RPTK抑制剂.CGP59326, CGP60261和CGP62706是最有活性的抑制剂,在 离体实验中它们能在IC.一6—30uM的浓度时抑 制EGF--RPTK,并且这类抑制剂具有高度的选择 性,对非受体的PTK(例如C—SRC.v—Ab1)没有 抑制作用.2一吡唑嘧啶也是EGF--RPTK的强效 抑制剂].它也同样对EGF—RPTK具有非常高的 效价和选择性. 通过对酶的抑制作用的结构活性关系(SAR) 研究发现.6一取代基4一(苯氨基)嘧啶[5,4一d]嘧 啶与[3,2—d]毗啶嘧啶异构体的相似性大于与[3, 4一d]吡啶嘧啶异构体的相似性】,这暗示着一个氮 原子在7一位上时比它在5一位上时更能增强药物 的效能,或者说在5一位上是碳原子时更能增强药 物的效能,通过x—ray衍射分析吡啶[3,2一d],吡 啶[3,4一d]和嘧啶[5,4一d]嘧啶的结构进一步证 明了在5一位上碳原子比氮原于更能增强药物的效 能,这可能是Cn—c.之间的长键形成和苯基集团 在与分子平面成3O.角旋转的结果. Thompson等人合成了在4位上带有氮侧链的 7,氨基吡啶[3,4一d]一嘧啶J.在苯氨基类化合物 中,3位取代基的衍生物比2位和4位取代基的衍 生物更具有抑制效果3位取代基的各种集团中,亲 电子集团(electronwithdrawalgroup),例如,Br更 能增强化合物的抑制作用,而在4一[(苯甲基)氨 基]类化合物中.取代基对抑制活性则没有帮助,对 于4一[(苯甲基)氨基]类化合物,取代基的结构活 性关系与4,(苯氨基)喹唑啉类的情况相似 1.2蛋白质多肽类 蛋白质和多肽类PTK抑制剂,能与PTK的功 能区结合影响酪氨酸激酶的活性或者与PTK基因 结合影响PTK的达. c—ABLTK能因它的Srchomo1.Domain3 2000年第6卷第3期周意明等酪氯酸蛋白澈酶抑制剂的研究进展 区缺失或突变而被激活],这暗示着SH3区负调控 c—ABL激酶的活性,而且有各种迹象表明这种调 控包括一种与SH3区结合的细胞蛋白的参与.Zhu. Jiangyu等人鉴定了一种新的蛋白质,AAP1 (ABL一结合蛋白1,ABL--associatedprotein1), 它能结台在c—ABL区,但是不能结合在活化的癌 蛋白BcRABL的SH3区上,AAP1能抑制c— ABL酪氨酸激酶的活性但是对癌基因BCRABL或 v—ABL蛋白的酷氨酸激酶的活性几乎没有影响. 因此AAP1的功能可能是c—ABL激酶的一种调 节因子. Nish等人用噬菌体多肽库中一个随机15氨基 酸序列,来鉴定一种与pp60csrc结合的多肽序 列,通过对一百多种病毒体的测序研究发现,该 序列含有GXXG序列其中x大多是一个疏水性的 氨基酸残基这种GXXG序列经常以GXXGXXG 的形式重复,该序列能与pp60csrc紧密结合并对其 产生抑制作用. 含磷酸化酪氨酸残基的酰化寡肽作为PTK抑 制剂D1],多肽R—A—B—PTI(AA)n—R_R一芳香 族环烃基(arylcycloalkl一),杂环拨基(heterocy— clylcarbonny1),硫酰基(sulfony1);R=OH,C一末 端保护集团.一级,二级,三级氪基集团;A可以缺失 或是天然或非天然的二价的氨基酸集团;B一天然 的二价氨基酸集团;PTI=二价的磷酸化酪氪酸残 基或磷酸化酪氨酸残基模拟物;AA一天然或非天 然的二价的氮基酸集团*m=2--15].这些多肽的去 硫衍生物和盐可以作为PTK抑制剂,它们的盐可 以用来治疗由含有SH区和酪氨酸蛋白的蛋白质 引起的疾病_1 1.3吲哚类 吲哚亚甲基一氧化吲哚及其类似物作为PTK 抑制剂j,吲哚一3一亚甲氧基一2一氧化吲哚衍生 物和它们的药理学盐(pharmaceuticallyacceptable salt)具有抑制PTK的活性,被用来作为抗转移,抗 肿瘤,抗动脉粥状硬化.抗Alzheimer病和抗免疫调 节药物,在离体实验中FCE28484在浓度分别为 IC.=0.78uM和ICs0—4.82uM时能分别抑制 p4v—abl激酶和K562白血病细胞. 2,2.--diselenobis(1H一吲哚)类是2,2.一 dithiobis(1H一吲哚)类的氧化还原同类物口,它们 由2一卤素一3一吲哚羧酸在c一3位加入各种极性 集团,在吲哚的N一1位加入烃基生成近来又有一 种新的技术以SC2—cl2提供sc2以SC2cI提供s: 从(R)一或(s)一色氨酸合成2,2---dithiobis(1H一 吲哚),从色氮酸生成的化合物对EGF—RPTK的 抑制活性大;从2一卣素一3一吲哚羧酸生成的化台 物对PDGF---R和v—srcPTK的抑制活性大酶动 力学研究表明这两类物质不论是对ATP还是对肽 链底物都表现为非竞争性抑制,离体和在体实验研 究表明,2,2.--diselenobis(1H一吲哚)都比它的 s.一类同系物具有更强的抑制活性. 2PTK抑制剂对肿瘤细胞和正常细胞的影响 2,1抗肿瘤和细胞增殖作用 在人类肿瘤细胞中,生长因子受体包括表皮生 长因子受体(EGFR)的表达大幅度提高,对于 EGFR过度表达类的肿瘤的一种治疗方案是抑制表 皮生长因子受体PTK(EGFRPTK)_1,用 RG13022处理过的鳞癌异种移植模型出现了明显 的生长迟缓的现象RG13022在血浆中呈二次 衰减.其半衰期为50.4min.注射后20minRG13022 的血浆浓度小于luM,RG13022的初代谢产物是它 的几何同分异构体(E)--RG13022.RG13022和 (E)一RG13022在浓度分别为Icso一1luM和 lc一30uM时都能抑制HN5细咆的蛋白质合成. RG13022和(E)RG13022都没有明显的细胞毒性, 值得注意的是,由于RG13022的衰减特性,当缓慢 给药时RGI3022,无论是对刚接种的HN5肿瘤还 是对已经形成的异种移植的HN5肿瘤的生长都没 有影响. PTK抑制剂对细胞增殖有抑制作用口, Burns等人检测PTK抑制剂typhostin1,2,3和 47,lavendustinA和genistein对葡萄糖敏感的 细咆增殖的影响,口,纽咆PTK能被胎儿啡肠肌血 清中的成分活化,激酶的活化在对葡萄糖敏感的 细胞增殖中起重要作用,PTK抑制剂genistein 和lavendustinA,能抑制血清介导的酪氮酸蛋白残 基磷酸化从而抑制B一细胞的增殖,但是抑制剂并 不影响细胞的生命力,所以可以用来作为研究 细胞长期信号调节的工具. Ebstain能引起白血病L1210细胞和肺癌Ms 一 1细胞凋亡,Ebstaln是通过H.O介导细胞凋亡 的LI,这可能与蛋白质合成中HO:生成和Ebstain 介导的凋亡介导蛋白Bax的表达有美. 抗肌肉收缩作用:PTK抑制剂对抗体介导的豚 鼠气管收缩和组胺释放的抑制作用口,在对制敏的 豚鼠离体实验中检验两种不同的PTK抑制剂her— bimyeinA和genistein对抗体介导的气管收缩和抗 体介导的气管部位的组胺释放的影响,Herbimycin 解剖科学进展2000年第6卷第3期 A(1—10uM)和genistein(1一lOuM)相对于对照组 能显着地抑制抗体介导的气管部位的组胺释放,这 种抑制作用是剂量依赖式的,但是herbimycinA和 genistein并不能抑制乙酰胆碱和组胺介导的气管 收缩,因此herbimycinA和genistein抑制抗体介导 的气管收缩时并不抑制平滑肌的收缩能力,而是与 其抑制肥大细胞的组胺释放有关. HerbimycinA能减弱鼠脑动脉压力介导的收 缩,但对KC1或9,11一双脱氧一l1a,9a一环氧甲醇 前列腺素F:a(U46619)介导的收缩影响很小u, Genistein则对压力介导和U46619介导的收缩都 能抑制,提示PTK在平滑肌的收缩机制中起重要 作用. 2.2对细胞代谢的影响 PTK抑制剂和亚胺环己酮(eycloheximide)抑 制Li对移入非去极化介质的小脑颗粒神经原的保 护作用,当把离体培养的小脑颗粒神经原快速移 入非去极化介质里时,该种细胞会大量凋亡,近来研 究表明Li能极大地提高细胞的存活率,酪氨酸蛋 白的磷酸化与营养因子的活化有密切关系,提示 PTK抑制剂可能对L』的这种保护作用有抑制作 用,实验结果证明genistein和herbimyeinA的确能 抑制Li的这种作用. 在鼠的肝缺血模型实验中,静脉滴注PTK抑 制剂AG1290和tyrophstin25可以提高能量代谢指 数和B—ATP/Pi比例[2,从而减轻缺血再灌注损 伤,但是肝细胞的蛋白质合成速率也有所降低. 2.3对离子通道的影响 Gonistein抑制血小板生长因子(PDGF)引起的 肾小球系膜细胞的ca通道的开放?],PDGF能介 导信号致ca信号传导机制的激活,PDGF--BB能 檄发磷脂酶C—r1(PLC)--rl的酪氨酸蛋白残基磷 酸化形成PcL—r1/PDGF—B受体膜复合物并生 成细胞内三磷酸肌醇(IP),使钙通道开放,引发一 系列的生理活动,将细胞预先培养在含gen[steln的 培养液中,genistein可阻止PDGF引导的这种反 应 Genistein(IC5o=50uM)或herbimyeinA (35uM)能降低if的幅度],应用两步电压钳技术 研究得知,it的下降是因为it最大电导的降低,该结 果是由于PTK被抑制的结果,因为当使用一种 genistein的无活性相似物时并没有iI的下降,为了 进一步研究该作用的机制,2mM的 ch1.r.pheny1thi0一cAMP(CPTcAMP,一种cAMP 相似物,能增强膜渗透性增加,i?值)坡加入到溶液 中,在有CPTcAMP存在的情况下,genistein仍能 降低if值,这说明PTK抑制剂对ij的抑制作用不依 赖于cAMP或蛋白激酶一A的磷酸化,另外genls— rein还能直接抑制电压门控的Na通道,但这种抑 制作用不是通过抑制PTK发生的. 2.4抗血小板凝集作用 HerbimycinA.lavendustinA和Me2+5一二 羟基肉桂酸(Me2,5一dihydroxycimamate对I型胶 原介导的血小板凝集和在该胶原上的粘附有剂量依 赖性的抑制作用r,这种作用是由于它们强烈地抑 制了p,P帅,PTk,p帅一和p的磷酸化. 2.5对钙化的影响 PTK抑制剂在正常和癌变的骨细胞中对钙化 有两种相反的作用],Klein等人考察了骨肉瘤细 胞,正常骨细胞和骨髓基质对两种不同的PTK抑 制剂AG一555和AG一1478的反应,这两种抑制剂 对TK受体(RTK)下游的信号传导有不同的作用; AG一1478抑制sre家族的TK而AG一555抑制 核内的TKs,在Saos2细胞中AG一1478和AG一 555在50uM时都能增强alk磷酸酶(ALP)的活性. AG一555能阻止钙化而AG一1478能加强钙化. 26抗病毒作用 PTK抑制荆对单纯疱疹病毒(HSV)增殖和病 毒蛋白质磷酸化有抑制作用,Yura等人检验了 PTK抑制剂对单纯疱疹病毒的影响,AGI7, AG213,AG490,AG555具有更有选择性的抗病毒 作用.例如在AG17IC.=0.4uM的环境中培养病 毒24小时,病毒的感染率降低到对照组的7.7, 甚至在培养病毒12小时后才开始使用AG17,病毒 滴度相对对照组仍能降低82.4,在I型HSV感 染的细胞中蛋白质ICPs6,17/18,19/20和25的酪 氨酸蛋白残基被磷酸化,AG17能抑制这些蛋白质 的合成和磷酸化,其中UL47基因的产物ICP19/20 被抑制得最强烈,这些结果表明PTK抑制剂可以 作为一类新的抗病毒药 2.7对淋巴细胞的影响 Hetbmycn能阻止白介素一1和大载二萜醇一 12一肉豆蔻一13一乙酸对JurkatT淋巴细胞中 NF—KB的激活因为herbimycinA是与硫原子相 互作用而产生抑制效果,所以它对NF—KB的作用 靶位可能是p50,p50上的一个在半胱氨酸上的活性 硫原子.用激活细胞制备的核提取液中含有大量的 pS0,在其中加入herbimycinA能抑制DNA的结 合,HerbimycinA还能直接与p50反应,降低它与 NF—KB序列结合的能力.然而当NF—KB序列上 2000年第6卷第3期周意明等酪彝酸蛋白澈酶抑制剂的研究进展 2l? 的丝氪酸发生突变时,NF—KB对herbimycinA的 敏感性会下降,总之herbimycinA能抑制EL4. N0B一1细胞中由白介素一2和NF—KB调节的基 因的表达 结束语:PTK抑制剂的作用途径主要有两种: ?直接作用于PTK,竞争性抑制ATP与PTK结台 或抑制PTK的活性;?作用于PTK的台成过程, 降低有活性的PTK的表达,酪氨酸蛋白残基的磷 酸化广泛存在于细胞的各种生理过程中.PTK抑制 剂不但抑制肿瘤生长,还能调节细胞的多种生理功 能. 参考文献 IJinNajia-RafatA,DenisE.etCommunicationbetnty— rosinekinasepathwayandmyosinlightchainkinasepathwayin smoothmuscleAmericanPhysiology,1996.971(4part2): H1348 2柴希运,寨慧.睬惠黎蛋白激酶与细胞分化--N种分化诱导 搠对酪氮酸蛋白激酶的抑制生物化学杂志,l993,9;l52 3SharpeTR—VasiosGW.PTKinhibkorsfortreatingos— teoarthrilis.PCTfntApplWO97一l907一Apt:】1692.S 4TraxlerPM.Mar~LPTKinhibitorsincancertreatmentEx pertOpinTherPat,lS97.7(6):571 STrazierPM,FuretP—M…LetaIDesignandsynthesis.f rove[tyro~taekina~einhibitorsusingpharmacophoremodelof ATP—bindingsiteoftheEGFRJPhaTmBelg.1997,52(2); S8 6Trax]erPM.BoldG.FreiJ.nalUseofaPharmacophore modelforthedesignofEGFR~yrosinekinaseinhibitors:4—— (phenylamino)pyrazolo--~3.4--d]pyrimidinesJMedChem, 1997.40(22)360I 7GordonW,AlexanderJB.DavidWFa1.PTKinhlbitors l3synthesisandrunu—activityreintionshipsfor6一substi— tuted4一(phenylamino)pyrimido[5,4d]pyrimidinesde— signedasinhibitoroftheEGFRJMedChem,t997,40(19): 1820 8ThompsonAMtAlexander』B.DavidWF?lTyrosine kinaseinhibitor.7…mD4(phenylamino)一and7--amino 一 4一[(p11e”y】methyl】aml?.]pyrido_4.3一d--primidh~es;a newclassofinhibitorofthetyrosinekinaseactivityofthe EGFRjMedChem.1995,38(]9f:3780—8 9ZhuJiangyumShoreSKc—AgLtyrc~inekinaseactivityis regulatedbyassociationwithanovelSH3domain—binding proteinMolCellBio1.1999.16(12):7054 10NishiT.BuddeRjA—JohnS,eta1.Tight--bindinginhibitory sequencesagainstPP…identifiedusingrandom15--amino acidpeptideFEBSLeft,1996,399f3):237 11Garcia--F.cheverriaC.Acylatedoligopeptidescontainingphos— photyrosineasinhibitorsofproteintyrosineklnasePCT[nt Appl,1997,Febt27:0713l 12GaTia--EeheveTriaC,GayBAcylatedo[igopepridederivatives havingcellsignalinhibitoryactivity.PCTIntAppl99,Mar, 6=08193 13BattisjiniC.BallinariTSubstitutedindolymethyleneoxind0 analogsastyrosinekinaseinhihi:orsIWTImApp[WD95 32380 14ShowaiterHDH,SercelAD,BoguslML,etalTyrosine activityreintionshipamongN— klnaseinhibitors6STTUCtU— and3一substituted2.2,disdenohisf1HndolsJforinhibi, tionofproteintyroMneklnase日ridcomparati~’einvitrDandin vivostudiesagainstselectedsu】:congenersJMed(;hem. 1997.40(4):413 15BurnsCJ.Howel[C.EffectofPTKinhibi:orson13一cellpro Iireratio~Bic~hemSocTrand,1907,Z5(1):779 16ImotoM,SimiauS.DaMY.P【alInduetionofapoptuticcell deathbyPTKinhibitorNipponNogeiKayakuKaihi.】99, 71(5):523 171wagoeH,HivotsuguK,KazuhikoF,etalInhibkoryeffectof tyrosinekinaseinhlbitorsinantigeninducedtrachealc.n[1日c tionandhist~minereleaseinguineapigsInternationalAehires ofAllergyandImmunologyt19S6?111(3】29】 18MasumotoN,Nakayan~KSpeei{ica~tenuafionofthepros sure—inducedcontractionofratcerebralarterybyherbmycin A.EurJPharmaco】,1s97330(1)55 19GrignonS.NicolasL.FrancoisC.etalTyrosinekinasein— hibitorsandcycloheximideinhibit[Il—pro~ectionofcerebella granularD~UrODSswitchedtonondepolarizingmediumEur』 Pharmaeol1996.915(j):11: 2ONakagohriTAsanoTEffectsoftyrosinekinaseinhibifor. 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