[发明专利]组蛋白去乙酰酶抑制剂异羟肟酸类化合物及其用途

说明书

技术领域

本发明属于制药技术领域，具体涉及一类异羟肟酸类组蛋白去乙酰化酶 抑制剂及其用途。

背景技术

包括肿瘤在内许多疾病的形成是一个相当复杂的过程，涉及到各种基因 如何响应内外环境的变化，从而实现在时间和空间上表达的调控。近年来遗 传学中兴起的一个前沿领域——表观遗传学(Epigenetics)为解答这些问题 提供了新思路。表观遗传的分子基础主要涉及到两个方面：一个是针对DNA 的甲基化修饰，另一个是针对染色质组蛋白的乙酰化修饰。除了DNA序列 作为遗传编码外，表观基因机制是基因表达和随后的蛋白质合成的最基本的 调节因素。在真核细胞中，在G0相，DNA被核小体紧密填充，以致于DNA 不能接近转录元件。组蛋白乙酰化反应是一个决定性的表观基因过程，可以 重塑转录元件与DNA的接近能力，从而引发基因表达。现在有大量的证据 表明，包围DNA的染色质蛋白重建是基因调控表观遗传学的根本机制，这 包括组蛋白尾部可逆的转录后修饰，如：赖氨酸残基乙酰化、赖氨酸残基和 精氨酸残基的甲基化、丝氨酸残基的磷酸化、赖氨酸残基的泛素化和类泛素 化。其中，组蛋白的乙酰化修饰最为普遍。组蛋白的乙酰化修饰在基因表达 调控中发挥作用。组蛋白在体内的乙酰化作用发生在蛋白质N端遗传保守的 赖氨酸氨基上，但组蛋白H3和H4的乙酰化修饰比H2A和H2B更具广泛 性。组蛋白H3乙酰化的重要位点是Lys9和Lys14，组蛋白H4的乙酰化位 点是Lys5、Lys8、Lys12和Lys16。

组蛋白去乙酰化酶(Histone deacetylase，HDAC)和组蛋白乙酰基转移酶 (histone aceyl transferase，HAT)决定组蛋白的乙酰化。核心组蛋白的乙 酰化水平是HDACs和HATs共同调控的结果。HDAC是多蛋白质复合物的 催化亚单位，参与组蛋白和非组蛋白的蛋白质去乙酰化。HDAC介导核小体 结构改变和调节基因表达，参与细胞周期进程和分化，并且与多种疾病如癌 症、急性髓性白血病、病毒和感染等的发生与发展有关。一般情况下，组蛋 白乙酰化水平增强与基因转录活性的增强有关，而乙酰化水平过低与基因表 达抑制有关。

通过对组蛋白的化学修饰，能够使核小体的构型改变。对组蛋白的修饰 作用发生在蛋白质N端遗传保守的赖氨酸氨基上。这些赖氨酸残基在生理 pH条件下带正电荷，带正电荷的赖氨酸残基与DNA磷酸根骨架的氧负离子 相互作用，使得DNA被组蛋白包围得更紧密。HAT将乙酰辅酶A(乙酰CoA) 乙酰基部分转移到核心组蛋白氨基末端上特定Lys残基的ε-氨基基团。氨基 上的正电荷被消除，这时DNA分子本身所带有的负电荷有利于DNA构象的 展开，核小体的结构变得松弛。这种松弛的结构促进了转录因子和协同转录 因子与DNA分子的接触，因此组蛋白乙酰化可以激活特定基因的转录过程。 HDAC则移去组蛋白Lys残基上的乙酰基，恢复组蛋白的正电性，带正电荷 的Lys残基与DNA分子的电性相反，增加了DNA与组蛋白之间的吸引力， 使启动子不易接近转录调控元件，从而抑制转录。

HDAC和HAT都不直接与DNA结合。HAT与其他组蛋白乙酰化酶和 转录因子形成复合物，而HDAC是作为与其它转录共抑制物的复合物被募 集的。组蛋白的活性是通过转录后修饰来调控的。HDAC1和HDAC2的磷 酸化反应导致HDAC活性增加。HDAC不但使组蛋白发生去乙酰作用，而 且可以使非组蛋白发生去乙酰作用，如p53和GATA-1。乙酰化的p53显示 其与靶序列有较强的亲和力。

许多研究已证实了组蛋白高/低乙酰化在肿瘤发生中起重要作用。一方 面，人们发现，组蛋白乙酰化和脱乙酰化的变化与肿瘤细胞的形态变化有关； 另一方面，HAT(例如p300/CBP、pCAF、ACTR等)或HDAC可与一些 癌基因和抑癌基因(如参与细胞周期调控的有P53、Rb、p16、p21、p27等 抑癌基因)产物相互作用，从而修饰或介导这些产物对与细胞分化和细胞增 殖有关的基因转录的作用。通过对去乙酰化的抑制作用，可以导致染色质过 乙酰化，促进癌细胞的基因活化，从而导致细胞分化或死亡。

HDAC抑制剂的抗肿瘤机制有赖于基因表达的调控，大量体内和体外实 验证实其抗肿瘤机制有以下几点。