Rho激酶抑制剂三维定量构效关系的研究(2)
致谢 43
1 绪论
1.1 研究的背景与目的
蛋白激酶(protein kinase，PK)是细胞内最大的蛋白家族之一，在真核细胞信号转导中扮演重要的角色,是酶家族中重要的成员。人类基因组内共含有518个蛋白激酶基因，约占真核生物基因的1.7%。蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将ATP（三磷酸腺苷）分子的γ磷酸基转移到底物蛋白特定的氨基酸残基上，使底物蛋白磷酸化。蛋白质磷酸化的逆过程是由蛋白磷酸酶（protein Phosphatase，PP）催化脱去磷酸基，称为蛋白质的去磷酸化。
蛋白激酶在信号转导中的作用主要有两个方面：（1）通过磷酸化调节蛋白质的活性，磷酸化和去磷酸化是绝大多数信号通路组分可逆激活的共同机制，大多数蛋白质在磷酸化后具有活性，少数则在去磷酸化后具有活性；（2）通过蛋白质的逐级磷酸化，使信号逐级放大，引起细胞反应。
由细胞外信号引起的蛋白磷酸化和去磷酸化过程调节着真核细胞的大部分信号转导，在调节代谢、基因表达、细胞生长、细胞分裂和细胞分化等方面起关键性作用。因此蛋白激酶活性异常通常会引发包括癌症、糖尿病、炎症在内的许多重大疾病。超过400种人类疾病与蛋白激酶有直接或间接的关系，鉴于此，激酶己成为继G蛋白偶联受体之后的第二大药物治疗靶标。据统计，目前全世界药物在研或开发项目中约三分之一均与蛋白激酶相关。
Rho蛋白是由200～300个氨基酸组成的信号肽，相对分子质量为20～30ku。该蛋白有2种异构酶：ROCK I/Rho激酶β/pl60ROCK和ROCKⅡ/Rho激酶α。Rho蛋白可呈胞质游离型或与膜结合型，能够结合并水解鸟苷酸，使其在有活性的GTP结合状态与无活性的GDP结合状态之间循环[1]。在细胞的信号转导通路中，Rho蛋白起到分子开关作用，通过作用于细胞骨架、靶蛋白而产生多种生物效应，主要在肌动蛋白细胞骨架重组、细胞移动与黏附、细胞形态改变、平滑肌细胞收缩、血管平滑肌细胞增殖、血小板集聚、细胞生长和凋亡、抑制神经元轴突再生、基因转录、细胞周期调控、细胞分裂、膜泡运输等细胞活动中起重要作用[2,3-5]。
Rho激酶为Rho蛋白下游作用底物，它与血管痉挛、动脉硬化、局部缺血/再灌注损伤、心力衰竭、心肌梗死、高血压及心绞痛等心血管疾病的发生及发展关系密切，被看作是心血管疾病治疗的新靶标[6,7]。研究表明，Rho激酶还与支气管哮喘、青光眼、勃起功能障碍[8]、神经系统疾病（如中风、脊髓损伤、阿尔茨海默病等）[9]，以及肿瘤的浸润和转移[10]等有关。
Rho激酶对许多细胞活动，如血管平滑肌细胞收缩、肌动蛋白细胞骨架重组、细胞黏附和移动、胞质分裂、肿瘤细胞浸润和基因表达等具有重要的调节作用。Rho激酶抑制剂已成为目前新药研究的热点，为心血管等多种疾病的治疗开辟了新途径。
三文定量构效关系技术已经成为药物设计中的常规手段之一。对于各类药物的设计及先导物的优化起着重要指导作用。三文定量构效关系（3D-QSAR）技术在药物设计中的成功应用，可以有效指导药物的设计合成，缩短药物的研发周期，降低企业的成本，从而减少投资风险，是一种省时、省力、省钱的应用技术，因此越来越受到研发机构和企业的重视。由此可见，这种研究方法对于设计新药物具有十分重要的意义。
近年来，分子对接和3D-QSAR方法被应用于ROCK抑制剂即Rho激酶抑制剂的研究。在本论文中，3D-QSAR方法被应用于Rho激酶抑制剂的研究。CoMFA和CoMSIA分析，用来研究影响化合物活性的结构因素。考虑到基于受体的3D-QSAR研究通常能得到比较好的结果，因此选用这些化合物在结合口袋中叠合的构象来建立3D-QSAR模型。得到的模型不仅能够用于预测新设计的抑制剂，也可对抑制剂的结构修饰给出指导。