基于KRAS蛋白结构的药学研究——生物化学课程教育教学改革研究与实践

目的:本项目通过将生物化学领域里的结构生物学知识应用于药学研究,拓展了基于结构的药物分子分析与设计的理论与技术。通过对药物靶点蛋白结构的统计与分析,研究了KRAS相关蛋白质结构与功能之间的关系,以及药物分子靶向目标蛋白质的分子机制,完成其结构与功能之间关系的分析,指导化合物的合成,为新药设计奠定基础。方法:主要通过PDB、PDBePISA、UniProt等数据库和网络服务器以及Chem3D、UCSF Chimera、PyMol、Origin等软件对于KRAS相关蛋白质的一系列重要参数进行检索、计算和绘图等,收集、整理、分析KRAS蛋白质分子的结构域功能信息,研究药物分子靶向目标蛋白质的分子机制。结果:KRAS蛋白与其配体化合物的结合面积与化合物的分子量呈正相关(除少部分外)。此外,KRAS蛋白与其配体化合物的结合为非共价结合时,化合物的摩尔折射率和分配系数都对其理论结合能影响不大,几乎维持在−5 kcal/mol到5 kcal/mol之间,而且配体化合物通常结合在Switch-II Pocket (S-IIP)附近。而当KRAS蛋白与其配体化合物的结合为共价结合时,突变体的结合能几乎都为负值,绝对值显著增大,而非突变体的结合能变化不大,依旧维持在−5 kcal/mol到5 kcal/mol之间,且配体化合物往往结合于第12位的甘氨酸突变产生的半胱氨酸附近。结论:靶向KRAS的药物分子若能够与蛋白质中由第12位的甘氨酸突变产生的半胱氨酸形成共价结合,且分子量较大,则其与蛋白质的结合面积相对较大、结合较为牢固、特异性更强,或者药物分子可以以非共价结合的方式结合于S-IIP附近,可以增强对KRAS的抑制效应。

2-甲氧基雌二醇氯仿溶剂化物脱溶剂动力学研究

在2-甲氧基雌二醇氯仿溶剂化物(2-ME.2CHCl3)制备和单晶X-射线衍射法进行结构确证的基础上,采用等温脱溶剂法和非等温脱溶剂法,进行2-ME.2CHCl3脱溶剂动力学规律研究.2-ME.2CHCl3等温脱溶剂过程的脱溶剂机理最适模型为R3,即几何边界层模型;其非等温脱溶剂过程的脱溶剂机理,在升温速率为5 K/min以下时,最适合模型为R3,在升温速率为10 K/min^20 K/min时,最适合模型为R2,属于相界面反应机理,控制步骤是相界面的推进.2-ME为进入临床研究的具有抗肿瘤作用的药物,其溶剂化物脱溶剂动力学研究,可以为其制剂研究提供重要的依据.

基于TG-DSC联用法的腺苷钴胺热分解机制研究

目的研究腺苷钴胺原料药的热分解规律,为其稳定性研究提供理论依据。方法在采用X-PRD,IR和HPLC法对腺苷钴胺检测样品进行定性和定量分析的基础上,对相同粒度样品和不同粒度的样品进行TG-DSC检测,分析失重、峰形和峰值特征,得到腺苷钴胺热分解的规律,并讨论其影响因素。结果首次提出腺苷钴胺二次失水的热分解机制,即腺苷钴胺在64℃~83℃发生一次脱水,在206℃附近发生二次脱水,在276℃发生完全分解。结论该研究结果为腺苷钴胺原料药质量控制的开展提供了重要的理论研究依据。

沙库巴曲沙坦类药-药共晶研究进展

开发新型药-药共晶的临床应用价值是值得期待的研究领域。近年来,多个药-药共晶药物获得美国和我国药品审评中心上市批准,这使得药-药共晶药物研究成为药物晶型领域的研究热点,药-药共晶成为多靶点药物开发的新思路。沙库巴曲可与多种沙坦类药物在分子水平上形成药-药共晶,该文对沙库巴曲-沙坦类药物共晶的作用机制、结构特征和制备方法等发展情况进行综述。

盐酸丁卡因多晶型制备和溶解度测定与关联

盐酸丁卡因具有多晶型现象,晶型药物溶解度的测定是目前药物质量控制研究领域的热点问题,商品化盐酸丁卡因溶解度的测定未见文献报道,故对其溶解度进行测定与关联研究。在定性定量分析盐酸丁卡因多晶型现象的基础上,采用平衡法测定了商品化盐酸丁卡因原料药在纯溶剂及混合溶剂中的溶解度。研究表明,盐酸丁卡因在甲醇-乙酸乙酯混合溶剂中存在着潜溶现象,当甲醇摩尔分数为0.8492时,溶解度达到最大值。在纯溶剂中,盐酸丁卡因的溶解度数据符合Apelblat方程;在混合溶剂中,盐酸丁卡因的溶解度数据符合CNIBS/R-K方程,拟合结果与实验数据的相关系数R 2大于0.99。利用van′t Hoff方程计算得到盐酸丁卡因在溶解过程中的溶解熵和溶解焓,证实其溶解过程是吸热和熵驱动的。

腺苷钴胺有关物质与流动相pH值相关性研究

采用HPLC法,在现行版药典的研究方法基础上,仅改变流动相pH值,进行腺苷钴胺有关物质变化规律研究,获得腺苷钴胺有关物质与流动相pH值的相关性研究结果.结果显示,腺苷钴胺有关物质含量在pH值为2.9时最低,偏离这个pH值后,有关物质含量呈现明显的增加趋势.流动相pH值的控制是腺苷钴胺有关物质分析的关键因素,该研究结果为腺苷钴胺原料药杂质谱控制提供重要的研究依据.

拉米地坦关键中间体合成工艺改进

以2-溴-6-(1-甲基哌啶-4-基羰基)吡啶为原料,微量氧化亚铜为催化剂,氨水为氨源,在常压和80~90℃条件下反应4 h,可制得2-氨基-6-(1-甲基哌啶-4-基羰基)吡啶,经与盐酸成盐后获得拉米地坦合成的关键中间体2-氨基-6-(1-甲基哌啶-4-基羰基)吡啶双盐酸盐。该方法采用氨水替代高危试剂液氨,规避了高压条件,收率可达70%,产品HPLC纯度可达98%以上。其合成工艺具有反应条件温和,操作简便易行,不需要高压设备,符合绿色化学理念,适合规模化制备的优点。

tRNA修饰酶TiaS蛋白结构与功能研究及其锌指的潜在应用

含有锌指的TiaS (tRNAIle2 agmatidine synthetase)蛋白是来自古菌的酶,具有四个结构域,功能是利用ATP水解释放的能量在tRNAIle2反密码子CAU的简并碱基胞嘧啶Cyt34的2’碳原子上面加上胍基丁胺Agmatine修饰,从而让tRNAIle2成熟不识别AUG,而正确识别AUA密码子。单独TiaS蛋白,TiaS蛋白与tRNA复合物结构已经解析,酶催化修饰的分子机制获得了较深入解读。生化实验表明,TiaS蛋白N端三个结构域具有催化活性,TiaS为焦磷酸酶,可以水解ATP。并且TiaS蛋白的N端结构域可以起到激酶的作用,自磷酸化Thr18氨基酸残基。C端锌指距离酶核心较远,对于识别结合底物具有重要作用。本文总结TiaS蛋白研究进展。对于TiaS蛋白的深入研究,将为深入理解酶催化机制,为酶的工程改造,为锌指的工程改造开辟思路。包括锌指与CRISPR/Cas在内的靶向核酸元件在生命医药和研究领域有广泛应用,TiaS蛋白锌指结构新特性的研究也为基于锌指的靶向核酸组件设计打下基础。