HDAC抑制劑研究進(jìn)展

Histonedeacetylaseinhibitors

組蛋白去乙酰化酶抑制劑1精選pptContents簡(jiǎn)介組蛋白去乙?；秆芯窟M(jìn)展展望2精選ppt染色質(zhì)由DNA,組蛋白和非組蛋白構(gòu)成。核小體是染色質(zhì)的根本重復(fù)單位,由組蛋白H3,H4,H2A,H2B構(gòu)成的八聚體及位于核小體外部的組蛋白H1和纏繞在其外的含146個(gè)堿基對(duì)的DNA構(gòu)成。組蛋白的乙?；癄顟B(tài)對(duì)于基因轉(zhuǎn)錄具有重要調(diào)控作用,研究說(shuō)明轉(zhuǎn)錄活性高的部位其核小體中組蛋白的ε-賴氨酸處于高乙?；癄顟B(tài)而轉(zhuǎn)錄處于相對(duì)靜止部位的組蛋白那么呈低乙?；癄顟B(tài)。

簡(jiǎn)介3精選ppt組蛋白的乙?；癄顟B(tài)由兩類酶來(lái)決定,即組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶〔histoneacetyltransferases,HAT)和組蛋白去乙?；浮瞙istonedeacetylase,HDAC).HATs將疏水乙?；D(zhuǎn)移到組蛋白N端賴氨酸殘基,中和一個(gè)正電荷,使DNA與組蛋白之間的靜電引力減小,二者之間的相互作用減弱,染色質(zhì)重塑為轉(zhuǎn)錄活性結(jié)構(gòu),DNA易于解聚、舒展,有利于轉(zhuǎn)錄因子、調(diào)節(jié)因子復(fù)合物和RNA合成酶與DNA模板相結(jié)合,激活基因轉(zhuǎn)錄。相反,HDACs功能相反,抑制基因轉(zhuǎn)錄。在正常生理狀態(tài)下,這兩類酶對(duì)組蛋白乙?；饔玫恼{(diào)控處于平衡狀態(tài)。而細(xì)胞在發(fā)生轉(zhuǎn)化的狀態(tài)下,HDAC的活性明顯增強(qiáng),使得原有的基因表達(dá)平衡狀態(tài)被打破,導(dǎo)致一些影響細(xì)胞增殖和調(diào)控細(xì)胞周期的分子表達(dá)失衡,進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞癌變。4精選ppt研究證實(shí)，HDAC的活性與癌癥的發(fā)生有關(guān)。當(dāng)HDAC過(guò)度表達(dá)并被轉(zhuǎn)錄因子募集，就會(huì)導(dǎo)致特定基因的不正常抑制，從而導(dǎo)致腫瘤，如急性粒細(xì)胞白血病被認(rèn)為局部歸因于早幼粒細(xì)胞白血病蛋白/維A酸受體α融合蛋白對(duì)HDAC的非正常募集。另Gu等報(bào)道，當(dāng)HDAC過(guò)度表達(dá)時(shí)，也會(huì)抑制生物體內(nèi)天然的腫瘤抑制因子例如p53的基因表達(dá)。同時(shí)相應(yīng)的，HDAC抑制劑會(huì)使染色質(zhì)組蛋白乙?；教岣?，因此導(dǎo)致特定基因激活表達(dá)，相應(yīng)地導(dǎo)致細(xì)胞的末端分化或癌細(xì)胞的凋亡。HDAC與腫瘤的發(fā)生5精選pptHDAC的分類---根據(jù)與酵母菌HDAC的同源性III型保守的NAD+(煙酰腺嘌呤二核苷酸)依賴型，與酵母Sir2家族具有同源性，且對(duì)I,II型HDACi不敏感，更多的證據(jù)顯示該類酶更傾向于催化非組蛋白的去乙?；?。I型Zn+依賴型，包括：HDAC1,2,3,8,11,全部位于核內(nèi)，其相對(duì)分子質(zhì)量為42000～55000，廣泛存在于生物體的各種組織器官。HDAC〔18種〕II型Zn+依賴型，包括：HDAC4,5,6,7,9,10主要位于細(xì)胞質(zhì),但可以在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)之間穿梭，其相對(duì)分子質(zhì)量為120000～130000，具有組織特異性,多在心臟、肺、骨骼肌表達(dá)。6精選ppt第1類組蛋白去乙?；概c腫瘤研究發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞中HDAC1的高表達(dá)可明顯增加腫瘤細(xì)胞的增殖能力，并且HDAC1的高表達(dá)可影響細(xì)胞外基質(zhì)而使腫瘤細(xì)胞移行和侵襲力明顯加強(qiáng)。胰腺癌組織中HDAC1基因和HDAC3基因在mRNA水平上較胰腺癌旁組織表達(dá)增高。

ChoiJH和HalkidouK等的研究中發(fā)現(xiàn)胃癌和前列腺癌細(xì)胞中HDAC1高表達(dá)

Huang等報(bào)導(dǎo)在胃癌、結(jié)直腸癌、宮頸的非典型增生以及子宮內(nèi)膜間質(zhì)肉瘤HDAC2過(guò)表達(dá)。7精選ppt第Ⅱ類組蛋白去乙?；概c腫瘤人肝癌細(xì)胞中HDAC4的表達(dá)明顯增強(qiáng)，提示在人肝癌細(xì)胞中存在乙?；氖胶?。有關(guān)HDAC5、HDAC7、HDAC9的相關(guān)報(bào)道很少?？谇击[狀上皮細(xì)胞癌研究中發(fā)現(xiàn)，HDAC6在癌組織中呈明顯高表達(dá)；在腫瘤進(jìn)展不同階段也有顯著的表達(dá)差異，說(shuō)明HDAC6有可能與腫瘤侵襲性相關(guān)。有關(guān)HDAC10的報(bào)道很少。8精選ppt第Ⅲ類組蛋白去乙?；概c腫瘤

Sir2(silentinformationregulator2)基因家族是一種保守的從古細(xì)菌到哺乳動(dòng)物都存在的NAD+(煙酰腺嘌呤二核苷酸)依賴的組蛋白E組蛋白去乙酰基酶。人類Sirtuins家族中公認(rèn)的成員有7個(gè)，即：SIRT1-7。

p53是SIRT1的生理性底物，SIRT1通過(guò)對(duì)p53蛋白第283位賴氨酸殘基的去乙酰化，可以減少由p53誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，有利于細(xì)胞的存活。在乳腺癌中的SIRT7表達(dá)水平比良性乳腺組織中明顯提高;而乳腺癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移組和非轉(zhuǎn)移組相比，SIRT3和SIRT7的表達(dá)水平差異也有顯著性。9精選ppt組蛋白去乙酰酶類似物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其功能由于目前沒(méi)有人的HDAC的晶體結(jié)構(gòu)，所以有關(guān)HDAC的研究是通過(guò)與其有35.2%的氨基酸同一性的超嗜熱菌Aquifexaeolicus的組蛋白去乙酰酶類似物〔HDLP)為根底來(lái)研究的。HDLP的晶體結(jié)構(gòu)顯示，HDLP有兩個(gè)明顯的結(jié)構(gòu)特征：a)一個(gè)深度為11A的管狀通道，通向容納TSA或SAHA的活性部位，有催化活性的鋅離子在通道的底部，TSA或SAHA的脂肪鏈從不同角度分析均利于與疏水通道接近。b)一個(gè)長(zhǎng)度為14A的內(nèi)腔與鋅離子的結(jié)合位點(diǎn)相鄰。10精選pptHDACi及其抗腫瘤作用機(jī)制近年來(lái),一系列的HDACi已被研制出來(lái),被證實(shí)具有抑制培養(yǎng)腫瘤細(xì)胞增殖、細(xì)胞周期阻滯、誘導(dǎo)細(xì)胞分化及促進(jìn)細(xì)胞凋亡的作用。這些抑制劑還能夠在非毒性劑量下,以選擇性的方式抑制動(dòng)物模型中的腫瘤細(xì)胞增殖。HDACi和細(xì)胞周期細(xì)胞周期調(diào)控異常是腫瘤發(fā)生的重要機(jī)制。而HDACi可以通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期蛋白和細(xì)胞周期蛋白激酶抑制物的表達(dá)，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生G1和/或G2期停滯HDAC誘導(dǎo)細(xì)胞分化多項(xiàng)研究證實(shí)HDAC抑制劑有誘導(dǎo)癌細(xì)胞分化作用HDACi誘導(dǎo)凋亡a.HDACi和caspasesHDACi通過(guò)死亡受體途徑或線粒體途徑激活caspase半胱氨酸蛋白酶，不但促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡，還能逆轉(zhuǎn)某些腫瘤細(xì)胞的抗藥性。b.HDACi和p53抑癌基因p53調(diào)控一系列與凋亡相關(guān)蛋白的轉(zhuǎn)錄，HDACi所誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡局部是通過(guò)乙酰化p53從而上調(diào)p53作用來(lái)完成的。c.HDACi與細(xì)胞骨架細(xì)胞骨架具有維持細(xì)胞的特定形狀和細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有序性，同時(shí)在細(xì)胞有絲分裂和凋亡中起重要作用。而乙酰化修飾是調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)和功能的重要方式。高劑量的HDACi可以乙酰化修飾微管蛋白，導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生有絲分裂停滯和凋亡。其他生物學(xué)效應(yīng)包括抑制血管形成，抑制腫瘤細(xì)胞的遷移活性和誘導(dǎo)腫瘤免疫。

11精選ppt

羥胺酸類包括TSA,SAHA及其衍生物，CBHA和MM232等羥胺酸類化合物是研究最為廣泛的一類HDAC抑制劑，〔R)-TSA是第一個(gè)來(lái)源于天然產(chǎn)物的HDAC抑制劑，它的羧酸化合物沒(méi)有HDAC抑制活性，說(shuō)明羥胺酸結(jié)構(gòu)是活性所必須的。研究發(fā)現(xiàn)強(qiáng)效HDAC抑制劑共同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是其分子中含疏水基團(tuán)，連接單元，間隔區(qū)，Zn離子結(jié)合區(qū)HDACi的分類及其構(gòu)效關(guān)系12精選ppt進(jìn)一步的構(gòu)效關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)：1〕連接單元和酶之間的氫鍵不具有關(guān)鍵作用，但連接單元的平面或SP2構(gòu)型是有效抑制HDAC的關(guān)鍵。2〕羥胺酸的α-甲基化衍生物比對(duì)應(yīng)的未取代化合物活性降低120倍，說(shuō)明HDAC的Zn離子活化位點(diǎn)附近即使一個(gè)小基團(tuán)也不能容納。3〕HDAC抑制效果直接與間隔區(qū)鏈長(zhǎng)有關(guān)，間隔區(qū)為6個(gè)亞甲基的化合物活性最強(qiáng)，并且其對(duì)位取代芳基衍生物活性最高，但其HDAC抑制活性不依賴于苯環(huán)上取代基的吸電子或給電子性質(zhì)，增加識(shí)別區(qū)的疏水性能提高活性。13精選ppt

短鏈脂肪酸包括丁酸，苯丁酸和異戊酸及其鹽

這類化合物在金屬結(jié)合區(qū)是一個(gè)羧酸，由于其HDAC抑制活性低，使其構(gòu)效關(guān)系的研究受限。雖然活性低，但包括丁酸和苯基丁酸的許多化合物，正在進(jìn)行癌癥治療的臨床試驗(yàn)研究。由于臨床應(yīng)用丁酸及其類似物需要高濃度，并且生物利用度低，代謝降解快，促使研究去前藥，這些抑制劑比對(duì)應(yīng)的母體化合物吸收和代謝好。14精選ppt

包括環(huán)氧酮基的環(huán)四肽結(jié)構(gòu)如trapoxinB,HC-toxin等

不含環(huán)氧酮基的環(huán)四肽結(jié)構(gòu)如FR901228,apicidin和包含羥胺酸結(jié)構(gòu)的環(huán)四肽15精選ppt對(duì)于這類化合物來(lái)說(shuō)，體積較大的環(huán)肽結(jié)構(gòu)能夠與管道入口處的凹槽緊密結(jié)合，酮羰基可以與HDAC中袋裝管道中的Zn離子和極性氨基酸殘基相互作用，環(huán)氧基能使HDAC中的活性位點(diǎn)烷基化，不可逆地抑制HDAC酶的活性。假設(shè)將環(huán)氧基換成羥胺酸，那么表現(xiàn)出對(duì)HDAC的可逆性抑制。16精選ppt

酰胺類包括MS-275,CI-994和CS055這類化合物比羥胺酸類和環(huán)肽類活性低。與羥胺酸類不同的是，該類化合物是以活性管道最狹窄部位的Phe141和Phe198的兩個(gè)苯環(huán)為靶點(diǎn)，阻塞HDAC的生理底物伸向催化中心，其中2’-氨基與Tyr91或Glu92形成氫鍵，中間的苯環(huán)與Phe141和Phe198形成三明治結(jié)構(gòu)，因此，2‘-氨基或2’-羥基是抑制活性的關(guān)鍵基團(tuán)，除去2‘-氨基，在芳基上3’，4‘或5’取代氨基或乙?；被衔锸セ钚?。2‘位為氨基時(shí)，在3’，4‘，5’位置取代，活性降低。17精選ppt

其他

18精選ppt目前正處于臨床研究的HDACi

CI-994phaseIII,Pfizer用于治療肺癌，非小細(xì)胞肺癌，胰腺癌，頭頸癌，腎癌。

MS-275phaseII,Bayer適應(yīng)癥：晚期實(shí)體瘤，晚期淋巴瘤，血癌19精選ppt

CS055phaseI,ChipscreenBiosciences適應(yīng)癥：實(shí)體瘤，血癌

MGCD0103phaseIIMethylGene選擇性地作用于HDAC1，2，3和1120精選ppt

CBHA臨床前，atonpharma

pyroxamide

終止atonpharma21精選pptPXD101〔belinostat)PhaseIITopoTarget適應(yīng)癥：乳腺癌，結(jié)腸癌，卵巢癌，前列腺癌，肺癌

NVP-LAQ-824做到I期后終止Novartis22精選ppt

CRA-024781phaseIIPharmacyclics用于治療復(fù)發(fā)的實(shí)體瘤LBH-589〔panobinostat〕NovartisphaseII用于治療皮膚T細(xì)胞淋巴癌phaseI用于治療其他癌癥23精選ppt

R-306465phaseIJohnson&JohnsonSAHA2006批準(zhǔn)上市，用于治療皮膚T細(xì)胞淋巴癌而將其用于治療白血病和其他實(shí)體瘤那么處于II期或III期臨床atonpharma〔被Merck收購(gòu)〕適應(yīng)癥：復(fù)發(fā)的實(shí)體瘤，血癌，復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移的頭頸癌24精選ppt

HMBA

做到III期，由于神經(jīng)毒性和導(dǎo)致酸中毒而終止NCI

FR901228phaseIIGloucesterPharmaceuticals適應(yīng)癥：淋巴細(xì)胞白血病，小細(xì)胞肺癌，乳腺癌，胰腺癌，卵巢癌25精選ppt

G2M-777(Savicol)phaseII,TopoTarget適應(yīng)癥：實(shí)體瘤

pivanexTitanPharmaceuticals做到III期臨床，后由于某種原因終止

26精選pptCUDC-10127精選ppt28精選ppt29精選ppt30精選ppt31精選ppt32精選ppt展望HDACi可以增加細(xì)胞內(nèi)組蛋白及非組蛋白的乙?；潭龋岣遬21，p53等基