[发明专利]M2型丙酮酸激酶小分子激活剂及其应用

说明书

本发明提供了一种以人源M2型丙酮酸激酶(M2 type pyruvate kinase,PKM2)为靶点的小分子激活剂及其应用，属于制药技术领域。本发明以PKM2为靶点，利用基于对接的虚拟筛选和体外生物活性评价相结合进行小分子激活剂的筛选。体外活性测试结果表明，筛选的化合物中有两个具有较好的PKM2激活活性，并且具有较好的癌细胞抑制活性，所发现的小分子可以为治疗PKM2有关的疾病，例如宫颈癌、乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、肝癌、肺癌、胰腺癌、结肠直肠癌、血癌、黑色素瘤以及多发性骨髓瘤的新药研发提供基础。本发明的先导化合物可进一步的结构优化，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于医药化学技术领域，具体涉及以M2型丙酮酸激酶(M2 type pyruvatekinase,PKM2)蛋白为靶点激活人PKM2激酶活性的先导化合物在制备PKM2相关的病症药物中的应用。

背景技术

细胞中，由葡萄糖代谢转化成为乳酸的过程称为糖酵解，其反应过程可以分为两个阶段；第一阶段称为糖酵解途径(glycolytic pathway),即由葡萄糖分解成为丙酮酸的过程；第二阶段是由丙酮酸转变为乳酸的过程。糖酵解途径的最后一步反应是由丙酮酸激酶(Pyruvate Kinase,PK)催化完成的，其将磷酸根从磷酸烯醇式丙酮酸(Phosphoneolpyruvic acid,PEP)上转移至腺苷二磷酸(adenosine diphosphate,ADP),从而产生丙酮酸和ATP。

肿瘤细胞与正常细胞摄取、代谢营养物质的方式不同，这为我们对抑制肿瘤细胞生长的研究提供了一个可能的策略。在有氧情况下，正常细胞主要经过氧化磷酸化进行代谢，即细胞内的葡萄糖通过糖酵解途径产生的丙酮酸主要进入线粒体内，并经过氧化脱羧的方式生成乙酰辅酶A而进入三羧酸循环，被完全氧化为水和二氧化碳，并释放大量的能量以供机体正常运转；只有少量的丙酮酸依然留在胞质中，并转化为乳酸。在缺氧的条件下，正常细胞主要通过糖酵解代谢，即细胞内的葡萄糖经过糖酵解途径产生的丙酮酸转化为大量的乳酸排出体外，并释放少量的能量。然而，肿瘤细胞却不同，并且随着肿瘤的生长，癌细胞增殖的生物合成需求也在不断增加。即使在氧气充足的条件下，肿瘤细胞仍以糖酵解作为主要的代谢方式，将产生的丙酮酸转化为乳酸排出细胞外(有氧糖酵解)。这一现象又被称为Warburg效应，是由德国化学家Otto Warburg等人与上世纪20年代发现的。后来人们发现多种糖酵解途径的关键酶(如丙酮酸激酶、己糖激酶等)的表达及翻译后修饰都可引起糖酵解途径的失调，从而影响正常细胞代谢方式，导致肿瘤的发生。

丙酮酸激酶一共存在4种亚型，分别是L、R、M1、M2。PKL和PKR都是由Pkrl基因进行编码，分别在肝脏和红细胞中进行表达。PKM1和PKM2均由Pkm基因编码，PKM1常见于需要快速提供大量能量的组织，如大脑和肌肉组织；PKM2出现在一些分化的组织如脂肪组织、肺、视网膜和胰岛细胞中，亦存在于所有增值细胞如正常增值细胞、胚胎细胞、以及成体干细胞特别是肿瘤细胞中。近几年来有大量的研究结果表明，M2型丙酮酸激酶(PKM2)的含量与肿瘤的分期密切相关，并且低活性PKM2(二聚体)的过表达已确证可明显增强肿瘤细胞的Warburg效应，而靶向激活PKM2使其四聚体形式稳定存在，可逆转肿瘤Warburg效应，从而有效地抑制肿瘤的发生和发展。