CN110464726A - 他达拉非作为蛋白质精氨酸甲基转移酶prmt5抑制剂的应用 - Google Patents

他达拉非作为蛋白质精氨酸甲基转移酶prmt5抑制剂的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110464726A
CN110464726A CN201910770579.2A CN201910770579A CN110464726A CN 110464726 A CN110464726 A CN 110464726A CN 201910770579 A CN201910770579 A CN 201910770579A CN 110464726 A CN110464726 A CN 110464726A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tadalafei
prmt5
application
drug
breast cancer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910770579.2A
Other languages
English (en)
Inventor
张健
吴颖
凌瑞
陈苏宁
韩露
周文霞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fourth Military Medical University FMMU
Original Assignee
Fourth Military Medical University FMMU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fourth Military Medical University FMMU filed Critical Fourth Military Medical University FMMU
Priority to CN201910770579.2A priority Critical patent/CN110464726A/zh
Publication of CN110464726A publication Critical patent/CN110464726A/zh
Priority to US16/945,907 priority patent/US11369602B2/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/33—Heterocyclic compounds
    • A61K31/395—Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins
    • A61K31/495—Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins having six-membered rings with two or more nitrogen atoms as the only ring heteroatoms, e.g. piperazine or tetrazines
    • A61K31/4985—Pyrazines or piperazines ortho- or peri-condensed with heterocyclic ring systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/70—Carbohydrates; Sugars; Derivatives thereof
    • A61K31/7042—Compounds having saccharide radicals and heterocyclic rings
    • A61K31/7048—Compounds having saccharide radicals and heterocyclic rings having oxygen as a ring hetero atom, e.g. leucoglucosan, hesperidin, erythromycin, nystatin, digitoxin or digoxin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00—Antineoplastic agents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/0012—Galenical forms characterised by the site of application
    • A61K9/0053—Mouth and digestive tract, i.e. intraoral and peroral administration

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种他达拉非作为蛋白质精氨酸甲基转移酶PRMT5抑制剂的应用。本发明根据PRMT5晶体结构及活性位点信息，使用虚拟筛选策略分析可靶向PRMT5的活性化合物，最终发现他达拉非是新的PRMT5抑制剂；本发明不仅证实了他达拉非可以抑制PRMT5的酶活性，而且证实他达拉非单独使用可以抑制乳腺癌肿瘤的生长，并增加乳腺癌化疗敏感性。

Description

他达拉非作为蛋白质精氨酸甲基转移酶PRMT5抑制剂的应用
技术领域
本发明涉及他达拉非(Tadalafil)提高乳腺癌阿霉素化疗敏感性的机制，具体涉及他达拉非作为靶向蛋白质精氨酸甲基转移酶PRMT5的抑制剂在治疗乳腺癌中的应用。
背景技术
在计算机辅助药物设计领域，准确的了解蛋白靶标和活性分子之间的相互作用是十分重要的。生物大分子的X-射线衍射技术的进步为其提供了更多的蛋白和核酸分子的结构。这些结构可以作为生物活性物质的靶标，使人们理解活性物质在生物学方面的作用机理。计算机辅助药物设计的一般原理是：首先通过X-单晶衍射获得受体大分子结合部位的结构，并且采用分子模拟软件分析结合部位的结构性质，如静电场、疏水场、氢键作用位点分布等信息。然后再运用数据库搜寻或者药物分子设计技术，识别得到分子形状和理化性质与受体作用位点相匹配的分子，合成并测试这些分子的生物活性，经过几轮循环，最终有可能发现潜在的先导化合物。
蛋白质精氨酸甲基转移酶(PRMTs)是一类催化活性甲基基团转移到蛋白质精氨酸上的催化酶。PRMTs通过对底物的甲基化修饰，从而改变目的蛋白的结构、蛋白质稳定性，及实现DNA损伤修复等功能。在人体内共有9种蛋白质精氨酸甲基转移酶，其甲基化的类型可分为三种：单甲基化(MMA)、对称性双甲基化(SDMA)和不对称性双甲基化(ADMA)。根据催化的甲基化类型，PRMTs可分为四个类型，其中I型和II型PRMTs较为重要。PRMT5属于II型PRMTs，可催化形成MMA和SDMA。已有大量研究显示，PRMT5在多种肿瘤组织中高表达，并且与患者的不良预后密切相关。申请人前期研究显示，PRMT5可以促进乳腺癌的DNA损伤修复能力，其高表达可以导致阿霉素治疗耐药。因此，抑制PRMT5的甲基化转移酶功能有助于提高乳腺癌的阿霉素治疗敏感性，提高辅助化疗疗效。
鉴于PRMT5在肿瘤发生过程中的重要作用，设计针对PRMT5的小分子抑制剂成为抗肿瘤药物研发的热点。将计算机辅助药物设计方法与药物化学合成方法相结合，有助于获得活性强且对PRMT5具有一定选择性的小分子抑制剂。目前，已经报道的PRMT5的抑制剂包括：JNJ-64619178、EPZ015666、GSK3326595等。其中，GSK3326595(EPZ015938)和JNJ-64619178已经进入临床试验阶段。虽然，针对PRMT5的抑制剂已有一些研究，但是目前的研究结果仍需要一定时间进行临床试验，是否能够成功进入临床，尚需要较长时间。利用市场可售的小分子库进行PRMT5的抑制剂筛选，将极大的缩短这一研究周期，加快基础到临床的转化进程。
他达拉非分子式为C22H19N3O4，是环磷酸鸟苷(cGMP)特异性磷酸二酯酶5(PDE5)的选择性、可逆性抑制剂。目前他达拉非主要用于治疗男性***功能障碍。临床研究表明他达拉非可以增强硝酸盐类药物的降压作用。这被认为是硝酸盐类药物和他达拉非共同作用于一氧化氮/cGMP通路的结果。由于他达拉非目前的应用不适用于妇女，故未在妊娠妇女中进行过他达拉非的研究。动物研究没有表明其对妊娠、胚胎/胎儿发育以及分娩和出生后发育有直接或间接的有害影响。在健康受试者中他达拉非的药代动力学的时间和剂量呈线性关系。
柳金金等(伐地那非逆转MCF-7/ADR细胞阿霉素耐药的作用研究)提及了伐地那非、西地那非、他达拉非对于MCF-7/ADR细胞阿霉素耐药的逆转作用，并从细胞凋亡的角度对机制进行了分析，但未能揭示他达拉非作为PRMT5抑制剂的作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种他达拉非作为蛋白质精氨酸甲基转移酶PRMT5抑制剂的应用。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
他达拉非在制备用于通过抑制PRMT5酶活性***的药物中的应用。
他达拉非在制备用于治疗乳腺癌的药物中的应用。
他达拉非在制备用于抑制乳腺癌细胞增殖的药物中的应用。
他达拉非在制备乳腺癌化疗辅助药物中的应用。
优选的，所述药物为口服制剂。
优选的，所述他达拉非给药剂量为1.29-2.58mg/kg(小鼠给药)，对应人体给药剂量为口服10-20mg(按照70kg体重计算)。
本发明的有益效果体现在：
本发明根据PRMT5晶体结构及活性位点信息，使用虚拟筛选策略分析可靶向PRMT5的活性化合物，最终发现他达拉非是PRMT5抑制剂；本发明不仅证实了他达拉非可以抑制PRMT5的酶活性，而且分别通过对正常乳腺癌细胞株(即非耐药细胞株)及由其生成的荷瘤动物模型的化疗敏感性实验及干预实验，证实他达拉非单独使用可以抑制乳腺癌肿瘤的生长，且其具有的PRMT5抑制活性，有利于防止乳腺癌药物治疗中耐药性的产生，并增加乳腺癌化疗敏感性。
附图说明
图1为他达拉非(Tadalafil)的分子结构示意图。
图2为他达拉非(Tadalafil)与PRMT5蛋白晶体结构活性位点附近的结合构象示意图。
图3为他达拉非(Tadalafil)与PRMT5蛋白的亲和能力(SPR分析结果)示意图。
图4为他达拉非(Tadalafil)抑制PRMT5的酶功能和下游底物水平的示意图；(A)PRMT5下游底物SDMA和H4R3me2s的表达，Tad(即Tadalafil)100μM，24h；(B)不同浓度他达拉非下PRMT5下游底物H4R3me2s的表达；actin为内参；MEP50是PRMT5发挥功能的稳定结合蛋白，作为内参照。
图5为他达拉非(Tadalafil)协同阿霉素提高乳腺癌的化疗敏感性(细胞增殖能力检测)的示意图；其中，Tadalafil(Tad)：100μM；Doxorubicin(DOX)：0.2、0.4、0.8、1.6μg/mL；*p<0.05，**p<0.01。
图6为他达拉非(Tadalafil)干预及协同阿霉素提高乳腺癌的化疗敏感性(小鼠在体功能分析)的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
1.筛选PRMT5抑制剂
PRMT5晶体结构数据下载于PDB数据库，PDB ID为3UA4。其代表了PRMT5在无配体下的结构。
上市药物小分子结构数据从公开数据集中整理汇总得到，包含1813种已经批准上市的临床用小分子药物的结构信息。
计算机虚拟筛选所采用的方法包括以下几个步骤：
(1)小分子三维结构建立：使用babel命令将上市药物提供的SDF转换为3维的PDB格式。通过babel命令将SDF文件转换为smi字符串，然后转换为PDB文件，在smi转换为PDB结构时，babel会根据原子连接的特点建立非平面的分子立体结构。
(2)模拟分子对接：使用AutoDock Vina进行分子对接。根据晶体结构，将小分子限定于有效结合空间范围内进行对接。Vina通过计算分子在格点中与晶体结构的氢键、电荷作用等分子间相互作用力推断小分子的结合自由能变化，并通过模拟退火算法寻找最佳对接位置。Vina能够通过小分子的原子连接关系判断小分子的可旋转键，实现半柔性对接。计算会执行9次搜索，最终给出9次搜索获得的对接构象。本筛选使用PDB ID为3UA4的晶体结构作为对接对象，根据文献提供的活性位点信息划定搜索范围为以(72.75,-1.427,13.062)为中心点的边长为30的立方体区域。
(3)候选药物筛选：根据对接得分<-8.0和分子量<400，从上市药物库中筛选出符合条件的化合物他达拉非(Tadalafil，分子量为389.4)和柳氮磺胺吡啶(Sulfasalazine，分子量为398.39)。他达拉非的分子结构如图1所示，其和PRMT5蛋白3UA4对接的最佳结合构象如图2所示。但后期的功能实验和SPR实验结果显示，柳氮磺胺吡啶的肿瘤抑制功能较弱，与PRMT5的结合能力较低。
2.他达拉非与PRMT5蛋白的亲和力分析
基于Biacore T200分析平台和表面等离子体谐振(SPR)技术，进行他达拉非与靶蛋白(PRMT5)的结合亲和力分析。所用他达拉非(Tadalafil)为MCE公司产品，目录号:HY-90009A(50mg)。PRMT5/MEP50纯化蛋白为abcam公司产品，目录号:ab198151(20μg)。他达拉非(Tadalafil)的稀释浓度依次为：0.78、1.56、3.125、6.25、12.5、25、50、100(μM)。结果显示，他达拉非与PRMT5蛋白具有较好的亲和力，Kd＝22.65±9.6μM，结果见图3。
3.他达拉非抑制PRMT5酶功能分析
利用他达拉非分别作用于MDA-MB-231和T47D细胞，检测PRMT5及其下游底物H4R3me2s和对称二甲基化(SDMA)的表达水平。Western blot结果显示，下游底物H4R3me2s和SDMA的表达水平显著降低(图4A)；同时，他达拉非可以呈剂量依赖性抑制PRMT5及其下游底物H4R3me2的表达水平(图4B)。这些结果说明，他达拉非可以抑制PRMT5的酶活性。
4.他达拉非联合阿霉素提高乳腺癌的化疗敏感性(细胞水平)
通过分组实验，利用他达拉非(100μM)与不同浓度的阿霉素(0、0.2、0.4、0.8、1.60μg/mL)联合作用于乳腺癌细胞MDA-MB-231，对应分组为TAD 100、TAD+DOX 0.2、TAD+DOX0.4、TAD+DOX 0.8、TAD+DOX 1.6；阴性对照组(Control)为PBS处理，阳性对照组为对应浓度阿霉素单独处理(DOX 0.2、DOX 0.4、DOX 0.8、DOX 1.6)。药物作用48小时后，细胞增殖能力分析(MTT)结果显示，他达拉非可以在短时内显著提高乳腺癌细胞对阿霉素的敏感性(图5)。
5.他达拉非干预及联合阿霉素提高乳腺癌的化疗敏感性(动物水平)
分别给予免疫缺陷小鼠接种MDA-MB-231细胞，待肿瘤体积达到50-100mm3时，分别给予小鼠四种不同的干预方式：PBS(对照，Ctrl)、他达拉非(Tadalafil)、阿霉素(DOX)、他达拉非与阿霉素联合应用(DOX+Tadalafil)。其中他达拉非给药方式为口服灌胃(2mg/kg，每天一次)；阿霉素为鼠尾静脉注射(2mg/kg，每周一次)。每天称量小鼠体重和肿瘤体积，共观察25天。结果显示，对照组小鼠肿瘤体积持续增加，他达拉非和阿霉素单药应用组可以抑制肿瘤的生长；而他达拉非与阿霉素联合应用组小鼠的肿瘤体积明显缩小(图6)。这一结果说明，他达拉非可以单独(与联合应用相比，给药频次增加)或联合阿霉素治疗乳腺癌，在联合阿霉素治疗时可有效提高乳腺癌的化疗疗效(化疗疗效的提高，表明他达拉非可以通过抑制PRMT5酶活性协同阿霉素提高乳腺癌的化疗敏感性)。

Claims (9)

1.他达拉非在制备用于通过抑制PRMT5酶活性***的药物中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述肿瘤选自乳腺癌。
3.他达拉非在制备用于治疗乳腺癌的药物中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述药物为口服制剂。
5.他达拉非在制备用于抑制乳腺癌细胞增殖的药物中的应用。
6.他达拉非在制备乳腺癌化疗辅助药物中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述药物为口服制剂。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述药物协同阿霉素提高乳腺癌的化疗敏感性。
9.他达拉非在制备PRMT5抑制剂中的应用。
CN201910770579.2A 2019-08-20 2019-08-20 他达拉非作为蛋白质精氨酸甲基转移酶prmt5抑制剂的应用 Pending CN110464726A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910770579.2A CN110464726A (zh) 2019-08-20 2019-08-20 他达拉非作为蛋白质精氨酸甲基转移酶prmt5抑制剂的应用
US16/945,907 US11369602B2 (en) 2019-08-20 2020-08-02 Use of tadalafil as protein arginine methyltransferase (PRMT5) inhibitor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910770579.2A CN110464726A (zh) 2019-08-20 2019-08-20 他达拉非作为蛋白质精氨酸甲基转移酶prmt5抑制剂的应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110464726A true CN110464726A (zh) 2019-11-19

Family

ID=68512935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910770579.2A Pending CN110464726A (zh) 2019-08-20 2019-08-20 他达拉非作为蛋白质精氨酸甲基转移酶prmt5抑制剂的应用

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11369602B2 (zh)
CN (1) CN110464726A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114558014A (zh) * 2022-03-31 2022-05-31 中国人民解放军空军军医大学 一类新型prmt5抑制剂及其在治疗乳腺癌中的应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120252816A1 (en) * 2011-03-28 2012-10-04 Chen Zhe-Sheng Use of phosphodiesterase inhibitors for treating multidrug resistance
US20170224691A1 (en) * 2005-01-07 2017-08-10 The Johns Hopkins University Pde inhibitors in immunotherapy

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170224691A1 (en) * 2005-01-07 2017-08-10 The Johns Hopkins University Pde inhibitors in immunotherapy
US20120252816A1 (en) * 2011-03-28 2012-10-04 Chen Zhe-Sheng Use of phosphodiesterase inhibitors for treating multidrug resistance

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
柳金金: "《伐地那非逆转MCF-7/ADR细胞阿霉素耐药的作用研究》", 15 January 2018 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114558014A (zh) * 2022-03-31 2022-05-31 中国人民解放军空军军医大学 一类新型prmt5抑制剂及其在治疗乳腺癌中的应用
CN114558014B (zh) * 2022-03-31 2024-01-30 中国人民解放军空军军医大学 一类prmt5抑制剂及其在治疗乳腺癌中的应用

Also Published As

Publication number Publication date
US11369602B2 (en) 2022-06-28
US20210052581A1 (en) 2021-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI597061B (zh) 治療白血病之方法及組成物
Halder et al. Molecular docking and dynamics based approach for the identification of kinase inhibitors targeting PI3Kα against non-small cell lung cancer: A computational study
Hong et al. Recent advances in the development of EGFR degraders: PROTACs and LYTACs
Carter et al. Role of human nucleoside transporters in pancreatic cancer and chemoresistance
CN110464726A (zh) 他达拉非作为蛋白质精氨酸甲基转移酶prmt5抑制剂的应用
Kotulová et al. Current adenosinergic therapies: what do cancer cells stand to gain and lose?
Wu et al. The inhibition of Mpro, the primary protease of COVID-19, by Poria cocos and its active compounds: a network pharmacology and molecular docking study
WO2005009334A2 (en) Reversible inhibitors of s-adenosyl-l-homocysteine hydrolase and uses thereof
ES2862103T3 (es) Asociaciones farmacéuticas de agonistas de receptores de factor de crecimiento e inhibidores de proteínas de adhesión para la conversión de células neoplásicas en células no neoplásicas y usos de las mismas
Yuan et al. Marsdenia tenacissima extract induces endoplasmic reticulum stress-associated immunogenic cell death in non-small cell lung cancer cells through targeting AXL
Tian et al. Mixed computational-experimental study to reveal the anti-metastasis and anti-angiogenesis effects of Astragalin in human breast cancer
Yu et al. Curcumol, a major terpenoid from Curcumae Rhizoma, attenuates human uterine leiomyoma cell development via the p38MAPK/NF-κB pathway
Hidayat et al. Computational Model of Doxorubicin Conjugate with Docosahexaenoic Acid and Integrin αvβ3 Ligand for Anticancer
CN114558014B (zh) 一类prmt5抑制剂及其在治疗乳腺癌中的应用
CN105982895A (zh) 作为抗肿瘤药物的topk抑制剂
Ambrose et al. Molecular modeling studies of the effects of withaferin A and its derivatives against oncoproteins associated with breast cancer stem cell activity
Zhao et al. Theoretical insights into the cotransport mechanism of GSH with anticancer drugs by MRP1
Fang et al. Enzymatic-related network of catalysis, polyamine, and tumors for acetylpolyamine oxidase: from calculation to experiment
CN105264084A (zh) 静默egfr表达的脱氧核糖核酸酶
Sun et al. Optimization of potential non-covalent inhibitors for the SARS-CoV-2 main protease inspected by a descriptor of the subpocket occupancy
CN106333951B (zh) 一种mTOR激酶抑制剂与MAPK激酶抑制剂的组合物的应用
CN102198139B (zh) 具有抗肿瘤作用的药物组合物及其应用
Lou et al. TYM-3-98, a novel selective inhibitor of PI3Kδ, demonstrates promising preclinical antitumor activity in B-cell lymphomas
CN110776521A (zh) 一种1,2,4-***-1,3,4-噻二唑类化合物及其应用
CN109456390A (zh) 一种人工合成多肽h-473及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination