嵌入1,2,3,4-四氢异喹啉-3-羧酸的十肽的合成:针对乳腺癌的计算机模拟研究与体外评估

《ChemistryOpen》:Synthesis of 1,2,3,4-Tetrahydroisoquinoline-3-Carboxylic Acid-Embedded Decapeptides: In?Silico Studies and In?Vitro Evaluation Against Breast Cancer

【字体: 时间:2026年01月02日 来源:ChemistryOpen 3.1

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  本研究通过固相合成法成功将构象受限的1,2,3,4-四氢异喹啉-3-羧酸(Tic acid)嵌入两亲性阳离子十肽骨架。活性筛选显示DEC-1对MCF-7乳腺癌细胞具有显著抗增殖活性(IC50=3.38 μM),其效力与标准药物他莫昔芬(IC50=2.68 μM)相当。分子对接表明DEC-1与Keap-1蛋白(PDB:7Q6S)结合能达-8.864 kcal/mol,优于参考配体,并能与黄嘌呤氧化酶(XO, PDB:2CKJ)关键活性位点结合,提示其可通过调控氧化应激(ROS)和Nrf2通路发挥抗癌作用。该研究为开发新型多肽类抗癌疗法提供了理论依据。

  
引言
癌症作为21世纪全球主要致死原因,当前放疗与化疗手段存在明显毒副作用及耐药性问题。肽类抗癌药物因其靶向性高、毒性低等特点成为研究热点,其可通过特异性结合表皮生长因子受体(EGFR)、人类表皮生长因子受体2(HER2)等过度表达于乳腺癌细胞的受体,阻断PI3K/Akt、MAPK等信号通路,诱导癌细胞凋亡。本研究设计合成了一系列嵌入1,2,3,4-四氢异喹啉-3-羧酸(Tic acid)的两亲性阳离子十肽,通过其刚性芳香结构增强肽链构象约束性与膜通透性,以期提升抗癌活性。
化学合成与分子设计
采用固相肽合成(SPPS)策略,以HBTU/HOBt为偶联剂,在2-CTC树脂上逐步偶联组氨酸(His)、甘氨酸(Gly)、精氨酸(Arg)等功能性氨基酸,最终获得三种十肽衍生物DEC-1、DEC-2、DEC-3(序列详见支持信息)。其中Tic酸的引入模拟苯丙氨酸和脯氨酸的立体构型,增强肽链稳定性。合成产物经HPLC验证纯度>93%,收率达89%–92%,熔点介于192–205°C。
计算生物学研究
通过分子对接评估十肽与乳腺癌关键靶点的相互作用。选用Keap-1蛋白(PDB ID:7Q6S)和黄嘌呤氧化酶(XO, PDB ID:2CKJ)为受体,DEC-1与Keap-1结合能达-8.864 kcal/mol,显著优于参考配体91M(-4.922 kcal/mol)。结合模式分析显示DEC-1与Keap-1的TYR572、TYR525形成芳香相互作用,与GLN530、GLN528等残基形成氢键网络,可能破坏Keap-1-Nrf2相互作用,激活抗氧化通路。与XO的对接中,DEC-1(-8.271 kcal/mol)结合亲和力与内源性配体FAD(-10.312 kcal/mol)相近,可与ARG394、GLU353等活性位点残基结合,潜在抑制ROS生成。
体外活性验证
MTT法检测显示,DEC-1在10 μM浓度下对MCF-7细胞的抑制率达86.74%,与他莫昔芬(92.21%)接近,IC50值为3.38 μM。DEC-3亦表现出显著活性(IC50=4.49 μM)。剂量效应关系表明,DEC-1在5 μM时抑制率已达56.81%,与他莫昔芬(57.21%)相当,凸显其高效性。
实验方法
活性检测采用MCF-7细胞系(接种密度1×104细胞/孔),以DMEM培养基培养24小时后,加入0.1–10 μM浓度梯度的十肽处理24小时,MTT法检测细胞活力。分子对接使用Schr?dinger软件Glide模块,蛋白结构经OPLS3力场优化,肽分子质子化状态通过Epik模块调整(pH=7.4),采用标准精度(SP)对接模式。
结论与展望
DEC-1通过Tic酸介导的构象刚性及两亲性特征,展现出与他莫昔芬相当的抗癌活性,其作用机制可能涉及Keap-1-Nrf2通路调控与XO抑制双重途径。该研究为基于多肽的靶向疗法开发提供了新思路,后续需开展体内药效评价与作用机制深入验证。
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