[发明专利]一类光亲和标记双功能探针分子及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一类光亲和标记双功能探针分子。本发明所涉及的探针分子具有γ氨基丁酸B型受体(Gamma Aminobutyric Acid B Receptor，简称GABA_BR或GABA_B受体)强亲和力、高选择性的结合能力，同时可用于在活细胞水平对膜上GABA_B受体的标记、示踪、分析因激活或拮抗引起的胞内相关信号蛋白的动态变化过程，以及用于新靶点的发现与蛋白质谱的研究，为与GABA_B受体相关疾病的诊断和相应治疗药物的开发提供更为直接的精确的重要信息。本发明还涉及该类探针分子的结构设计及制备方法。

背景技术

药物发现过程包括许多阶段，如：靶点的鉴别、先导化合物的发现、小分子化合物的结构优化、临床前及临床试验等。靶点的鉴别是药物发现与发展过程中的关键步骤(Curr.Opin.Chem.Biol.2002，6：427～433)，而目前基因水平上的生物技术不能确定针对某种疾病的小分子药物的特异性蛋白质靶点。可以预见，在基因组学基础上开展的蛋白质组学研究将推动药物开发方面的实质性突破，使得生命科学研究能实现其最终目标，研制出治疗包括癌症和艾滋病等在内的多种疾病的药物。因此针对药物发现的技术重心已经由基因组转向了蛋白质组。光亲和标记技术是研究蛋白质组学的主要策略之一，它不仅对蛋白质进行鉴别，同时也对其功能及相互作用进行研究。

光亲和标记技术是结合现代分子生物学、细胞生物学、有机化学等多学科的优势，运用合成的光亲和小分子化合物作为工具探针，经特定波长的光照射分解产生高活性的中间体，与其受体活性部位形成特异性的不可逆的共价结合。探针分子(参见图1)包括三个功能部位：活性基团(activity group)、光亲和标记基团(photoaffinity labeling group)、报告基团(reporter group)，功能部位之间通过连接部位(spacer)连接。活性基团的作用是将探针分子导向受体蛋白的活性中心；光亲和标记基团的作用是在探针分子被导向受体蛋白的活性中心之后经特定波长的紫外光照射分解产生高活性的卡宾或氮宾中间体，将探针分子共价修饰在受体蛋白的活性中心；报告基团主要是方便以后的分离、纯化、检测等操作。

光亲和标记技术是在分子水平上研究配体与受体相互作用的核心工具之一，阐明配体与受体相互作用的机理对药物先导物的发现有着巨大的推动作用(Curr.Top.Med.Chem.2002，2：271～288)。它在药物的发现中主要有两个方面的应用：新靶点的确定及靶标蛋白与小分子配体作用模式的确定。运用这一技术的优势在于可在不同的层面对疾病相关的靶点进行深入的研究：1)未知作用靶点的活性化合物：通过设计探针标记捕获的靶标蛋白，进而确定该活性化合物的作用靶点，更进一步，对由生物大分子与探针分子形成的共价复合物的解析可获取小分子活性化合物与其作用靶点的作用模式；2)已知作用靶点，但具体作用模式未知的活性化合物，运用这一技术可直接从微观角度解析其与靶标蛋白的可能的作用模式。

运用光亲和标记技术，大量的与疾病相关的靶点被发现，多种小分子与生物大分子作用的模式被确定，这些信息对合理药物设计具有非常重要的意义。比如新的药物靶点的发现，或者对一个已知蛋白的功能作新的阐述，这对于从分子水平阐明疾病的发生、发展及治疗的意义是不言而喻的。这些靶点可被发展为高效、高速的高通量筛选模型，并在短时间内随机筛选大量的小分子化合物，发现一些更高活性的小分子化合物作为先导物用于进一步的新药开发研究。这样，从一个小分子探针为起点，其母体化合物或许在类药性、有效性甚至代谢稳定性等方面存在问题，但新发现的化合物则不受原有结构的限制，有更宽的改造空间。

γ-氨基丁酸(GABA)是哺乳动物中枢神经系统中重要的抑制性神经递质，在体内通过作用于离子通道型的GABA_A、GABA_C受体及代谢型的GABA_B受体而发挥生理功能。GABA_B受体属于G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor，GPCR)家族的C家族，具有七次跨膜结构，它存在于神经元的突触前及突触后部位，介导慢的抑制性效应，在脑内参与许多重要的生理活动和病理变化，包括认知损害、癫痫、痉挛及药物成瘾等。因此，GABA_B受体作为药物作用的重要靶点，其结构特征、作用机理以及信号转导途径的研究，对于阐明相关神经系统疾病的发病机理以及相应治疗药物的开发具有重要意义。