摘要
组蛋白乙酰化修饰是表观遗传学中非常重要的翻译后修饰，在真核细胞的染色质调控和基因表达中起着非常重要的作用。组蛋白N末端尾部赖氨酸的乙酰化修饰与染色质的结构打开过程密切相关。溴结构域蛋白(BRD)是表观遗传“阅读器”，可特异性地识别乙酰化修饰的组蛋白。人类基因组编码的61个溴结构域蛋白分布于46种不同的蛋白中，被分为8个家族。其中，CREBBP及其同源蛋白p300是重要的转录激活因子和组蛋白乙酰化转移酶，它们与多种疾病密切相关，尤其是对前列腺癌的发生发展有极为重要的影响。靶向CREBBP溴结构域从而影响雄激素受体(AR)的信号通路是一种潜在的治疗前列腺癌的新策略。近年来，靶向CREBBP溴结构域的抑制剂研发工作受到了学术界和工业界的广泛关注，但是现有抑制剂所包含的化学类型较少，目前仅有CellCentric公司研发的化合物1-1进入临床阶段。由于溴结构域家族成员蛋白结构的高度相似性，获得高效高选择性的CREBBP溴结构域抑制剂也面临着巨大的挑战。因此，通过结构生物学方法揭示抑制剂与靶标蛋白的结合模式和特性，进而设计新颖的、特异性的CREBBP溴结构域抑制剂具有重要意义。 在本项研究工作中，我们成功地对CREBBP溴结构域蛋白进行了表达与纯化，构建了CREBBP溴结构域小分子抑制剂的活性评价平台。通过计算机虚拟筛选的方法获得了具有1-（1H-吲哚-3-基）乙酮结构的苗头化合物3-6。采用结构生物学方法获得了化合物与CREBBP溴结构域蛋白的晶体结构。通过对结合模式的细致分析，阐明了影响活性和选择性的LPF区域、ZA通道以及BC通道的结构特征。在此基础上，采用电子等排体的策略获得具有良好选择性CREBBP溴结构域抑制剂3-18。 为了提高细胞膜渗透性，改善细胞活性，我们以化合物3-18母核为基础，结合结构生物学的方法继续优化化合物。最终，我们成功地获得了化学结构稳定、亲和力强、选择性高的化合物3-20和3-21。生物活性评价显示化合物3-20的IC50值为21.32nM，ΔTm值为11.5℃，化合物3-21的IC50值为4.21nM，ΔTm值为11.5℃。对化合物3-20和3-21与CREBBP溴结构域蛋白进行的晶体培养与分析发现，两者有效地进入CREBBP溴结构域蛋白的结合口袋，并与口袋中的关键氨基酸残基形成了明显的氢键相互作用。这可能是化合物不仅呈现良好的结合亲和力，同时表现出优异选择性的原因。 在大鼠和人的肝微粒体代谢稳定性评价以及Caco-2细胞膜渗透性等多项药效学评价中，我们发现化合物3-21呈现出良好的代谢稳定性、细胞通透性。进一步体内药效评价表明，CREBBP溴结构域小分子抑制剂3-21可以有效地抑制肿瘤的生长。 本研究利用结构生物学以及合理药物设计的方法，实现了靶向CREBBP溴结构域的抑制剂设计与优化，成功地获得了结构新颖、高效高选择性的CREBBP溴结构域小分子抑制剂。同时，也进一步地验证了CREBBP溴结构域作为治疗前列腺癌药物靶点的可行性，为去势抵抗性前列腺癌（CRPC）的治疗药物提供了极具前景的先导化合物。
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