探索二芳基庚烷类衍生物作为针对LIMK1的潜在药物，以对抗结直肠癌

《Journal of Enzyme Inhibition and Medicinal Chemistry》：Exploring diarylheptanoid derivatives to target LIMK1 as potential agents against colorectal cancer

LIMK1抑制剂的二苄基庚烷类衍生物设计与合成及其抗结直肠癌活性研究。该研究通过设计合成28个二苄基庚烷衍生物，发现化合物13a（IC50=0.94 μM）和XV（IC50=0.57 μM）具有显著LIMK1抑制活性，并揭示儿茶酚结构对抑制活性至关重要。细胞实验表明13a可诱导HCT-116和HT-29细胞周期阻滞（S期增加，G0/G1期减少）并诱导凋亡。分子对接显示13a与LIMK1结合 pocket形成3个氢键，优于天然产物姜黄素。该研究为开发新型LIMK1抑制剂提供了结构基础和候选化合物。

　　在癌症研究领域，LIMK1（LIM激酶1）作为一种重要的信号调控蛋白，其异常表达和功能失调已被证实与多种癌症的进展及患者生存率密切相关。特别是在结直肠癌（CRC）中，LIMK1的过度表达不仅推动了肿瘤细胞的侵袭和转移能力，还与不良的临床病理特征和预后密切相关。基于这些发现，科学家们不断探索针对LIMK1的抑制剂，以期为CRC的治疗提供新的药物候选。本研究中，研究团队设计并合成了一系列基于二芳基庚烷骨架的化合物，以评估其作为LIMK1抑制剂的潜力，并进一步揭示其结构与活性之间的关系。

LIMK1属于LIM激酶家族，其核心结构包括两个N端LIM结构域、一个连接到脯氨酸/丝氨酸富集区域的PDZ结构域以及一个C端的激酶结构域。这些结构域在细胞内通过与底物如cofilin1、cofilin2和actin去聚合因子（ADF）相互作用，调控细胞骨架的动态变化。LIMK1通过磷酸化cofilin/ADF的丝氨酸3位点，使其失活，从而抑制细胞骨架的重排。这一过程对细胞迁移、形态发生和细胞分裂至关重要。在CRC中，LIMK1的高表达通常与细胞的异常迁移和侵袭行为相关，而抑制其活性则可能对肿瘤进展产生抑制作用。

研究发现，某些二芳基庚烷衍生物，特别是化合物13a和XV，显示出显著的LIMK1抑制活性，其半数抑制浓度（IC50）分别为0.94和0.57 μM。这些化合物不仅在体外实验中对CRC细胞表现出良好的抗增殖活性，还通过细胞周期分析显示出诱导细胞凋亡的潜力。例如，化合物13a在不同浓度下导致CRC细胞的S期增加和G0/G1期减少，这表明其可能通过干扰细胞周期调控，抑制肿瘤细胞的增殖并诱导凋亡。这些发现为LIMK1抑制剂的设计提供了新的方向，并凸显了化合物13a作为潜在抗CRC药物候选的前景。

为了进一步理解化合物与LIMK1之间的相互作用，研究团队还进行了分子对接和结合分析。结果显示，二芳基庚烷骨架能够通过多种非共价相互作用，如氢键和π-π相互作用，与LIMK1的结合位点形成稳定的复合物。特别是，含有儿茶酚基团的化合物在结合位点中表现出更强的活性，因为儿茶酚基团可以同时作为氢键供体和受体，从而增强与LIMK1的结合能力。相比之下，化合物XV由于其三羟基结构，能够形成更多的氢键和π相互作用，从而表现出更高的LIMK1抑制活性。

此外，研究还探讨了化合物的激酶选择性。尽管一些已知的LIMK1抑制剂如LIMKi3（BMS-5）和MDI-114215在体外表现出较高的活性，但它们的激酶选择性不足，限制了其作为研究工具或药物候选的适用性。而化合物13a在对40种不同激酶的抑制测试中显示出较高的选择性，特别是在LIMK1和LIMK2之间的选择性。这种选择性对于药物开发至关重要，因为它有助于减少对其他激酶的非特异性抑制，从而降低潜在的副作用。化合物13a还对其他酪氨酸激酶样（TKL）家族成员如IRAK4、MLK1、BRAF和TGFBR1表现出一定的选择性，进一步支持其作为药物候选的可行性。

在药物化学特性方面，化合物13a表现出良好的药代动力学和药物样特性。通过ADMETlab 3.0平台评估，其分子量、脂溶性（logP值）和极性表面积（TPSA）均处于理想范围内，表明其具有良好的膜通透性和水溶性。此外，化合物13a符合Lipinski规则、Pfizer和GSK的筛选标准，并且在Golden Triangle模型中也表现出较高的药物样特性。这些特性有助于其在体内具有较好的生物利用度和稳定性。

为了评估化合物13a的毒副作用，研究团队使用ProTox-III平台进行了预测。结果显示，化合物13a被归类为第四类，意味着其具有相对较低的毒性风险，且在体内应用时具有较高的安全边际。这一发现进一步支持了其作为潜在药物候选的前景。

在细胞毒性实验中，化合物13a对CRC细胞系HCT-116和HT-29表现出显著的抑制作用。通过MTT和SRB实验评估，其对这两种细胞的IC50值分别为18.24和28.78 μM，表明其具有较强的抗增殖能力。相比之下，化合物XV的抑制活性较弱，尤其是在HT-29细胞中，其表现出较低的细胞毒性。这表明化合物13a在抗CRC方面具有更优的活性和选择性。

细胞周期分析进一步揭示了化合物13a对CRC细胞的影响。在不同浓度下，化合物13a导致HCT-116和HT-29细胞的S期增加和G0/G1期减少，这一现象通常与细胞凋亡相关。此外，Sub-G1期细胞的比例随着化合物浓度的增加而增加，表明化合物13a能够诱导CRC细胞的凋亡。这些结果支持了化合物13a在抗CRC中的作用机制，即通过抑制LIMK1活性，干扰细胞骨架的动态变化，进而抑制细胞增殖并诱导凋亡。

综上所述，本研究通过设计和合成一系列基于二芳基庚烷骨架的化合物，评估了它们对LIMK1的抑制活性，并揭示了其结构与活性之间的关系。研究发现，含有儿茶酚基团的化合物在LIMK1抑制方面表现出更高的活性，而化合物13a不仅具有良好的抑制活性，还表现出较高的选择性和较低的毒性风险。这些特性使其成为进一步开发为抗CRC药物的有前景的候选分子。此外，化合物13a对CRC细胞的细胞周期调控和凋亡诱导作用，进一步验证了其在癌症治疗中的潜力。这些发现不仅为LIMK1抑制剂的设计提供了新的思路，也为CRC的治疗策略提供了科学依据。