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补骨脂素衍生物的合成、活性筛选和沙枣花化学成分研究

文献类型:学位论文

作者谢慧军
答辩日期2021-06-03
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院新疆理化技术研究所
导师阿吉艾克拜尔·艾萨
关键词香豆素衍生物 补骨脂素 抗白癜风 促黑素生成 JAK激酶 沙枣花
学位名称博士
学位专业有机化学
英文摘要

白癜风,是一种在世界范围内常见的,后天获得的色素缺失性皮肤病,临床上主要表现为皮肤白斑或者白色毛发等。白癜风在全球人口中的发病率约为0.1%-2%,预计2025年全球抗白癜风药物市场规模将达18.4亿美元。补骨脂素属呋喃香豆素类化合物,具有很强的光敏性,是目前治疗白癜风最重要和有效的一线药物。为找到具有抗白癜风活性的先导化合物,本论文设计合成了一系列新型补骨脂素酯类衍生物,完成了它们的促黑素合成活性研究,探究了其分子水平的促黑作用机制,同时开展了以JAK激酶为靶点的分子对接研究,预测了衍生物与潜在白癜风治疗靶点的相互作用。首先,通过酯化反应,在补骨脂素C-5引入了不同取代的苯磺酸酯和苯甲酸酯,共合成65个新型补骨脂素酯类衍生物。同时,通过1H NMR氢谱和13C NMR碳谱等完成了衍生物的结构解析;接下来以小鼠B16细胞为体外模型,研究了这65个补骨脂素酯类衍生物的促黑素合成活性,并总结出构效关系。结果表明,与阳性对照8-MOP(8-甲氧基补骨脂素)相比,共有22个补骨脂素酯类衍生物(7a、7e、7i、7m、7n、7t、7u、7w、7y、8、8a、8i、8u、8y-8ag)对黑素合成的促进作用更强,具有进一步研究开发的价值。随后,采用Western blotting等方法对衍生物7y和8的促黑素合成机制进行了深入研究。通过检测7y和8对酪氨酸酶家族蛋白、黑色素生成关键转录因子MITF的表达水平、以及黑色素生成相关信号通路的影响。最终确定衍生物7y和8的促黑素合成作用分别是通过P38MAPK和Akt/GSK-3β/β-catenin信号通路介导完成的。接着,采用分子对接的方法,针对候选化合物7y和8与JAK1及JAK2的相互作用进行了初步研究。结果显示,候选化合物7y能够与JAK2中的Lys857、Val-863、Leu932以及JAK1中的Gly884、Gly882和Leu959等氨基酸残基形成氢键, 而8能够与JAK2中的Val863、Ser936以及JAK1中的Gly882和Arg1007形成氢键。然而体外验证实验显示仅衍生物8对JAK介导的趋化因子表现出一定的抑制活性。说明衍生物8不仅可以通过Akt/GSK-3β/β-catenin信号通过显著促进黑素合成,还能够调控JAK介导的自身免疫级联反应。以上结果表明,在治疗白癜风等复杂自身免疫性皮肤病时,针对多个靶点的弱调控往往比针对单一靶点的强调控更有意义。最后,我们对沙枣花的化学成分进行了研究。采用大孔树脂柱、C18反相硅胶柱及半制备HPLC等手段对沙枣花甲醇提取物进行了分离纯化,得到3个新型化合物。同时结合1H NMR、13C NMR、1H-1H COSY、HSQC、NOESY和HMBC等多种波谱学手段,确定了单体化合物的平面和立体结构。活性研究结果表明,化合物1对葡萄糖苷酶的抑制活性强于阳性对照阿卡波糖。本论文共合成了65个全新补骨脂素酯类衍生物并总结出构效关系。通过开展衍生物7y和8的促黑素合成作用机制和基于JAK激酶为靶点的分子对接研究,我们发现7y和8能够促进B16小鼠细胞中黑素合成,有潜力开发成为抗白癜风先导化合物。相关研究结果为治疗白癜风创新药物研发提供新的候选化合物,并为白癜风发病机制和药物作用靶标研究提供科学参考。除此之外,我们从沙枣花中分离并鉴定出化合物1,它是一种少见的黄酮苷二聚体,且对葡萄糖苷酶表现出很强的抑制活性。以上结果为新型抗糖尿病药物的开发提供理论基础。

页码177
源URL[http://ir.xjipc.cas.cn/handle/365002/7938]  
专题新疆理化技术研究所_资源化学研究室
推荐引用方式
GB/T 7714
谢慧军. 补骨脂素衍生物的合成、活性筛选和沙枣花化学成分研究[D]. 中国科学院新疆理化技术研究所. 中国科学院大学. 2021.

入库方式: OAI收割

来源:新疆理化技术研究所

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