ALK5小分子抑制剂生物活性研究进展

转化生长因子-β(TGF-β)是一种具有广泛生物活性的细胞因子,被激活后与TGF-β受体结合,通过TGF-β/Smad与非Smad信号通路介导诸多生物学效应。ALK5为该受体家族研究最为广泛的亚型之一,近年来其生物活性研究也取得了一些进展。本文就ALK5抑制剂在抗肿瘤、抗纤维化、促进肠神经胶质细胞转化为神经元、血脑屏障保护以及降低眼压等生物活性方面的研究进展进行简要综述。

TGFβ1及I型受体ALK1/ALK5mRNA在脑动静脉畸形中的表达及意义

目的探讨转化生长因子β1(TGFβ1)及其I型受体ALK1、ALK5在脑动静脉畸形中的表达,并探讨其在脑动静脉畸形发生、发展中的作用。方法应用半定量RT-PCR方法检测脑动静脉畸形中TGFβ1、ALK1及ALK5mRNA的表达。结果TGFβ1及其受体ALK5mRNA在脑动静脉畸形中的表达均显著性升高,其相对表达量分别为0.777±0.047和0.585±0.074;受体ALK1mRNA表达则显著性降低,相对表达量为0.173±0.044,与正常对照组的0.720±0.098比较差异有显著性(P<0.01)。结论TGFβ1及其受体ALK1、ALK5mRNA的表达平衡在脑动静脉畸形发生、发展形成中具有重要作用。

咪唑类ALK5抑制剂活性的神经网络研究

为建立咪唑类ALK5抑制剂活性的QSAR预测模型,分析了61个咪唑类ALK5抑制剂的分子结构与活性的关系;计算了这些抑制剂分子的分子形状指数、电性拓扑状态指数和电性距离矢量;优化筛选了分子形状指数的K_1和K_3,电性拓扑状态指数的E_(19)、E_(21)和E_(24),电性距离矢量的M_(26)、M_(30)和M_(56),共8个参数.将这8个参数作为人工神经网络的输入神经元变量,活性pIC50作为输出神经元变量,采用8∶4∶1的神经网络结构,获得了令人较为满意的神经网络预测模型,模型的总相关系数r为0.956.pIC_(50)的预测值与实验值较为吻合,平均相对误差仅为0.85%.结果表明,本法建构的神经网络模型具有较强的稳健性和良好的预测能力.研究结果可为合成高活性的抗癌新药提供理论指导.

调节ALK5受体活化水平优化间充质干细胞的内皮分化及组织工程血管的应用

【目的】目前干细胞分化内皮细胞(EC)用于血管治疗受限于分化率,既往研究提示转化生长因子β1(TGFβ1)参与内皮分化的调控,其作用因受体途径及分化阶段而不同。本实验即研究TGFβ1主要Ⅰ型受体ALK5活化水平与间充质干细胞(MSC)的内皮细胞分化效率间的关系及分化内皮细胞应用组织工程血管的研究。【方法】采用差速贴壁及流式分选获得大鼠骨髓CD31-MSC,以含VEGF、bFGF及EGM-2的培养基内皮诱导2周组作标准对照组,实验组为分阶段添加TGFβ1活化ALK5组、SB431542抑制ALK5组;免疫荧光检测分化中内皮细胞标志蛋白vWF、KDR动态表达;诱导14 d后通过流式细胞术分析各组CD31+百分率比较诱导效率,并检测诱导细胞体外血管形成功能,最后将分化的内皮细胞体外种植于脱细胞基质血管表面构建组织工程血管。【结果】基于KDR、vWF表达变化,间充质干细胞分化以第7天为界分为间充质干细胞分化血管祖细胞及血管祖细胞分化内皮细胞两期。早期活化ALK5(VFT组)、后期抑制ALK5组(VFS组)其CD31+百分率分别为(9.65±2.75)%、(2.28±0.20)%,较标准组提高7.7倍(P=0.006)、1.8倍(P=0.013),差异具有统计学意义;诱导细胞具有体外成血管功能并可应用组织工程血管内膜层重建。【结论】ALK5受体途径在骨髓间充质干细胞分化内皮细胞中呈阶段相关性:间充质干细胞分化血管祖细胞阶段活化ALK5促进内皮分化,血管祖细胞分化内皮细胞阶段则抑制ALK5促进内皮分化;提高内皮分化效率的细胞可应用组织工程血管内皮化。

KA癫痫大鼠ALK5对TGF-β1-ALK1-p-Smad1通路的影响

目的研究癫痫大鼠ALK5对ALK1受体的作用,探讨可能的干预癫痫发作的新靶点。方法红藻氨酸(kainic acid,KA)侧脑室注入SD大鼠制备癫痫模型,随机分为KA模型对照组(A组)、ALK5抑制剂(SB431542)腹腔注射3 d组(B组)、ALK5抑制剂腹腔注射7 d组(C组),另设假手术组为空白对照组(NC组),每组各10只。NC组、A组、B组分别于3 d,C组于7 d取海马,检测海马组织中ALK1和其下游分子p-Smad1的mRNA及其蛋白的表达。结果与正常对照组相比,KA模型对照组大鼠海马区ALK1和p-Smad1的mRNA及蛋白表达均升高,差异有统计学意义(P<0.05);与KA模型组相对比,ALK5抑制剂腹腔注射组(B组和C组)ALK1和pSmad1的mRNA及蛋白表达均下降(P<0.05)。结论 ALK5抑制剂腹腔注射后导致KA诱导的SD癫痫大鼠ALK1受体和p-Smad1表达下调。

ALK5抑制剂的设计、合成及其生物学活性评价

以ALK5抑制剂LY-3200882作为先导化合物,利用生物电子等排和构象限制等药物设计策略,结合分子对接技术,设计并合成了10个结构新颖的化合物,其结构经1H NMR、HR-MS表征。体外活性筛选结果显示,大多数化合物具有良好的激酶抑制活性。其中,化合物B4表现出显著优于LY-3200882的ALK5抑制活性(IC50=1.4 nmol/L vs 41.1 nmol/L),同时对NIH3T3细胞中TGFβ-ALK5-SMAD2/3信号通路具有良好的抑制活性(IC50=14.2 nmol/L)。进一步研究表明,化合物B4的药代动力学性质良好,口服暴露量及生物利用度满足成药性要求,值得进一步开发。

DNALK5抑制乳腺癌增殖的分子机制研究

目的探讨显性负性突变ALK5(DNALK5)是否可通过抑制转化生长因子-β(TGF-β)/SMAD信号通路来抑制人乳腺癌癌细胞MDA-MB-231增殖。方法采用荧光定量PCR检测乳腺癌细胞中ALK5受体表达;通过流式细胞术和MTT检测DNALK5对三阴性乳腺癌MDA-MB-231增殖和周期的改变;采用western blot检测DNALK5感染MDA-MB-231后对乳腺癌细胞中TGF-β/SMAD信号通路中SMAD2/3总蛋白和磷酸化蛋白表达及其下游靶基因ID1表达的影响。结果乳腺癌细胞系中存在ALK5的普遍表达,其中MDA-MB-231表达最高;DNALK5腺病毒感染MDA-MB-231后,MTT显示第3天DNALK5组细胞吸光度值(0.35±0.04)显著低于RFP组(0.58±0.06),流式细胞术显示其周期阻滞于G+0期;荧光定量PCR和western blot显示ID1和CyclinD1表达降低,进一步研究发现TGF-β/SMAD信号通路中关键蛋白SMAD2/3磷酸化蛋白表达降低。结论 DNALK5抑制乳腺癌MDA-MB-231增殖,可通过抑制TGF-β/SMAD信号通路的激活,下调肿瘤增殖相关基因ID1和CyclinD1表达来实现。

ALK5激活型突变体在肾癌细胞中的表达及功能

目的:构建ALK5激活型真核表达质粒Flag-ALK5 T204D,证实融合蛋白在肾癌细胞内表达,并验证其对TGF-β信号通路的激活作用。方法:以野生型ALK5质粒为模板,采用重叠延伸PCR方法进行定点突变;将构建的重组质粒测序并转染到肾癌细胞ACHN中,提取细胞蛋白进行Western blot检测;利用双荧光素酶报告基因分析,检测该突变体对TGF-β信号通路典型靶基因启动子的激活作用。结果:对ALK5的表达序列进行定点突变,构建了ALK5激活型真核表达质粒Flag-ALK5 T204D;Western blot检测到融合蛋白的表达,分子量约为58k Da;Flag-ALK5 T204D能够上调TGF-β信号通路典型靶基因启动子活性。结论:成功构建了Flag-ALK5 T204D并验证了其对TGF-β信号通路的激活作用,为进一步研究ALK5的生物学特性及其功能奠定了基础。

RepSox对X射线辐照后血管内皮细胞ALK5表达的抑制作用

目的研究X射线辐照后血管内皮细胞中激活素受体样激酶5(ALK5)的表达变化以及RepSox对ALK5及其下游靶点的抑制作用。方法将人脐静脉内皮细胞(HUVEC)分为对照组(Control)、辐照组(IR)和RepSox干预组(IR+RepSox)。RepSox干预组辐照前24 h进行干预,然后用X射线进行照射。辐照后24 h采用CCK-8法检测细胞增殖,qRT-PCR检测细胞ALK5、Smad2和Smad3 mRNA表达,Western blot检测ALK5、p-Smad2/3蛋白表达。结果辐照后24 h,与对照组比较,辐照组细胞数量下降(P<0.05);ALK5、Smad2、Smad3 mRNA表达均上调(P<0.05),ALK5、p-Smad2/3蛋白表达均上调(P<0.05)。与辐照组比较,RepSox干预组细胞数量升高(P<0.05);ALK5、Smad2、Smad3 mRNA表达均下调(P<0.05),ALK5、p-Smad2/3蛋白表达均下调(P<0.05)。结论辐照可以导致血管内皮细胞ALK5及其下游基因表达上调,使用RepSox可以有效地抑制ALK5及其下游基因的表达,从而降低辐照对血管内皮细胞的损伤。

咪唑[2,1-b][1,3,4]噻二唑类ALK5抑制剂3D-QSAR研究

TGF-β信号的转导与纤维化疾病的发生及癌细胞的侵入和转移高度相关,而TGF-β信号通路中的重要节点ALK5是治疗这些疾病的理想靶标。本文针对31个新型咪唑[2,1-b][1,3,4]噻二唑类ALK5抑制剂,分别运用Co MFA和Co MSIA两种经典方法进行了3D-QSAR研究,并获得了预测能力较优的两个模型(Co MFA:q2=0.803,r2=0.969;Co MSIA:q2=0.765,r2=0.938)。3D-QSAR模型三维等值图揭示了一些结构特性与抑制活性的关系,为该类药物结构改造提供了有效信息,可减少设计合成工作量,提高新药研发成功的可能性。

Synthesis and Biological Evaluation of Novel 1, 5-Diarylpyrazole-3- carboxamide Compounds as Inhibitors of ALK5

Ten new 1, 5-diarulpyrazole-3-carboxamide compounds were synthesized and their structures were identified by ^1H-NMR and FAB-MS. The primary biological tests showed that compound 4j exhibited some ALK5 inhibitory activity at concentration of 1μmol/L.

Synthesis and biological evaluation of novel 2,4,5-triaryl-1 H-pyrazol-3(2H)-ones as inhibitors of ALK5

一系列 2,4,5-triaryl 在 vitro 作为 ALK5 禁止者代替了 1H-pyrazol-3 (2H )-ones, ，是 desigened，综合并且评估。大多数混合物在 1 μ m ol/L 展出了显著 ALK5 抑制活动并且没在 30 μ m ol/L 显示重要 cytotoxicities。

水牛ALK5基因克隆分析与组织表达模式研究

为了阐明水牛ALK5基因在水牛卵泡发生过程中的作用,了解其在水牛不同组织中的表达模式,试验采用了RT-PCR及QRT-PCR方法对ALK5基因进行了研究,参考已公布的Gen Bank中牛ALK5基因序列,设计特异性引物应用RT-PCR方法扩增克隆获得目的基因片段;应用生物信息学方法,系统分析和预测了水牛ALK5基因的遗传进化、蛋白质的理化性质、二级和三级结构,并应用QRT-PCR技术对ALK5基因在水牛组织的表达进行了差异分析。结果表明:水牛ALK5基因的编码区全长为1 512 bp,共编码503个氨基酸;水牛ALK5核苷酸序列与牛、绵羊、猪、人和小鼠相应序列的相似性分别为99%、97%、95%、93%和90%,结合系统进化树分析结果推测ALK5基因在不同物种以及进化的过程中具有高度保守性;该蛋白呈弱碱性,有信号肽,细胞亚定位于胞膜上,存在low complexity和GS结构,呈典型跨膜蛋白结构;水牛ALK5基因在肺脏、垂体、下丘脑组织中不表达,在水牛大脑、肝脏、骨骼、卵巢、肌肉和心脏等12个组织细胞中具有不同程度的表达,其中卵巢中表达量最高,心脏和肾脏次之,肌肉表达量最低。说明试验成功地克隆了沼泽型水牛ALK5基因,其具备典型的TGF-β受体家族结构,表达具有一定的组织特异性。

1,3,5-三取代吡唑类ALK5抑制剂的合成与生物评价研究

目的设计合成1,3,5-三取代吡唑类化合物,并研究其对ALK5所介导的TGFβ信号通路的抑制活性,以期发现新型ALK5抑制剂。方法先以取代的苯甲醛和4-乙酰苯甲腈为原料,合成取代的查儿酮,再与芳基肼或芳基肼盐酸盐反应生成1,3,5-三取代吡唑啉,然后氧化脱氢得到相应的1,3,5-三取代吡唑类化合物,最后对官能团做适当的变换,得到目标化合物;应用基于细胞的TGF-Smad2检测评价了化合物的ALK5抑制活性。结果与结论合成29个未见报道的新目标化合物,其结构均经核磁共振谱与质谱确证,其中化合物6c显示有较好的ALK5抑制活性。

咪唑类ALK5抑制剂的3D-QSAR及分子对接研究

TGF-β信号的异常与肿瘤、肾脏和肝脏纤维化等疾病密切相关,其传导通路中的TypeⅠ受体(ALK5)是针对相关疾病的重要作用靶标蛋白.以候选药物EW7197作为模板分子,构建比较分子场分析(CoMFA)模型和比较分子相似性指数分析(CoMSIA)模型,对61个咪唑类ALK5抑制剂的结构与其活性的相互关系进行分析,得到2个最佳模型的交叉验证系数q^2分别为0.716、0.704,相关系数r^2分别为0.905、0.976;综合2个模型的势能图发现,氢键受体场和疏水场对抑制剂的活性影响最大.应用分子对接探讨了蛋白靶标和抑制剂之间的结合模式以及重要的相互作用.综合3D-QSAR分析和分子对接结果,希望为设计新型高效、低毒的ALK5抑制剂提供科学依据.

含喹喔啉基咪唑结构的罗丹宁衍生物的合成及其ALK5、抗菌和抗真菌活性研究

转化生长因子-β(TGF-β)在许多疾病中过表达,是治疗肿瘤的重要靶点.合成了2个系列3-取代-5-((5-(6-甲基吡啶-2-酰基)-4-(喹啉-6-基)-1氢-咪唑-2-基)亚甲基)-2-噁唑烷-4-酮化合物(12、13a~13e和14a~14h),并对其进行了活性受体样激酶5(ALK5)抑制活性评价.其中(Z)-6-(5-((5-(6-甲基吡啶-2-基)-4-(喹喔啉-6-基)-1H-咪唑-2-基)亚甲基)-4-羰基-2-硫代羰基噻唑-3-基)己酸(13e)对ALK5激酶的活性最高(IC_(50)=0.451μmol·L^(-1)),对p38α激酶的选择性指数大于22,比临床候选化合物LY-2157299选择性高5.0倍.在TGF-β抑制剂的研究中发现这些罗丹宁化合物具有良好的抗真菌活性,而且对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌显示很高的选择性.它们显示与阳性对照化合物氟康唑(MIC=1μg/mL)类似或更高的抗真菌活性(MIC=0.5 or 1μg/mL).

AlkB同源蛋白5去除前mRNA加工因子6的mRNA甲基化修饰调控肝细胞癌的细胞增殖

目的探讨AlkB同源蛋白5(AlkBhomolog5,ALKBH5)在肝细胞癌(hepatocellularcarcinoma,HCC)的细胞增殖中的作用。方法通过癌症基因组图谱数据库分析ALKBH5和前mRNA加工因子6(pre-mRNA processing factor 6,PRPF6)在HCC组织中的表达水平。采用实时荧光定量聚合酶链反应和蛋白质印迹法检测ALKBH5和PRPF6在HCC细胞系(Huh7和Hep3B)中的mRNA和蛋白表达水平。荧光原位杂交确定ALKBH5和PRPF6在HCC细胞系(Huh7和Hep3B)中的亚细胞定位。在免疫沉淀复合物中检测PRPF6的N6-甲基腺苷甲基化水平。通过过表达和敲低基因表达的方法,将Huh7细胞和Hep3B细胞分别进行转染,分组为sh-NC组(阴性对照转染细胞)、sh-ALKBH5实验组(ALKBH5干扰序列转染细胞)、sh-ALKBH5+ex-PRPF6实验组(ALKBH5干扰序列转染+PRPF6 pcDNA 3.1过表达质粒转染细胞),并采用CCK-8和染色增殖试验检测各组细胞的增殖情况。裸鼠异种移植瘤实验验证ALKBH5和PRPF6在体内的生物学功能。蛋白质印迹法检测各组细胞中AKT/mTOR通路相关蛋白的表达水平。结果HCC细胞中ALKBH5的表达上调,可以去除PRPF6的甲基化修饰。体外和体内实验结果显示,ALKBH5可通过调节PRPF6的表达参与HCC细胞的恶性增殖。此外,敲低ALKBH5会抑制丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(serine-threonine kinase,AKT)和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)的磷酸化,而PRPF6的过表达则有助于AKT和mTOR的磷酸化。结论ALKBH5能促进HCC细胞的增殖,相关机制是通过ALKBH5/PRPF6/AKT/mTOR轴实现的。

益气化瘀法中药对糖尿病大鼠肉芽增生期创面TGF-β/ALK5/Smad2/3通路的影响

目的 :探讨益气化瘀法中药对糖尿病大鼠肉芽增生期创面转化生长因子-β(TGF-β)/激活素受体样激酶(ALK)5/Smad蛋白2/3通路的影响。方法 :将50只大鼠随机分为益气化瘀组、益气组、化瘀组、糖尿病对照组、正常对照组。通过腹腔注射链脲佐菌素和外科方法建立糖尿病大鼠全层皮肤缺损模型,运用Westernblot技术手段分别检测各组肉芽增生期创面成纤维细胞ALK5/Smad2/3的表达水平。结果:糖尿病对照组ALK5表达水平明显高于正常对照组(P<0.05);益气化瘀组ALK5表达水平明显低于糖尿病对照组(P<0.05),其与益气组、化瘀组、正常对照组比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。糖尿病对照组smad2表达水平明显高于正常对照组(P<0.05);益气化瘀组smad2表达水平与各组比较,差异无统计学意义(P>0.05)。糖尿病对照组smad3表达水平明显高于正常对照组(P<0.05);益气化瘀组smad3表达水平低于化瘀组(P<0.05),明显低于糖尿病对照组、益气组(P<0.01),高于正常对照组(P<0.05)。结论:糖尿病创面难以愈合及瘢痕形成的机制可能与ALK5/Smad2/3通路有关,益气化瘀中药可能通过抑制ALK5/Smad2/3通路,加速创面愈合,减少瘢痕形成。

转化生长因子β信号及其信号通路阻断剂的研究进展

转化生长因子-β(TGF-β)是一类多功能的细胞因子,具有非常广泛的生理作用,其信号异常与许多重要疾病的发生和发展高度相关。本文综述了TGF-β信号通路研究的新进展,并重点介绍了其信号通路的阻断剂,主要是其受体ALK5抑制剂的研究概况。