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【盘点】单酰甘油酯酶(MAGL)抑制剂的研究进展

编辑:medicilon   上传日期:2018-11-30  阅读次数:

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单酰甘油酯酶(Monoacylglycerol lipase,MAGL)是一种丝氨酸水解酶[1],不仅能在脂质代谢中将三酰甘油分解为游离脂肪酸和甘油,为机体供能,而且能够水解2-花生四烯酸甘油酯(2-AG),调节体内大麻素系统信号转导。2-花生四烯酸甘油酯是内源性大麻素系统组成部分,而内源性大麻素与机体脑损伤保护,免疫应答,炎症反应等有关;最新的研究指出,内源性大麻素系统在部分肿瘤中可以抑制癌细胞增殖,诱导肿瘤细胞凋亡,在肿瘤生长中影响肿瘤血管生成。

单酰甘油酯酶小百科

单酰甘油酯酶是丝氨酸水解酶家族中的一员,丝氨酸水解酶家族包括250种不同的蛋白酶,是原核和真核细胞中最庞大的酶家族之一。丝氨酸水解酶的激活是通过活性中心一组氨基酸残基变化实现的,并在多种人体生理过程和疾病中起到关键作用,特别是在消化,凝血和补体系统方面。由于丝氨酸水解酶的重要研究价值使得大量的不同结构的丝氨酸水解酶抑制剂被研发出来,这些抑制剂一方面可作为潜在的治疗新葡京在线,另一方面可作为有价值的小分子探针来研究丝氨酸水解酶的功能。但是,尽管有多个先导结构被发现可以抑制丝氨酸水解酶,却依旧缺乏高活性、高选择性的抑制剂。

尽管丝氨酸水解酶在结构上存在高度差异性,但它们的催化机制却是相同的,具体的过程是:

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单酰甘油酯酶的体内调节作用

1,MAGL与脂质代谢网络密切相关,MAGL可通过MAGL-FFA(游离脂肪酸)通路调节脂肪酸代谢网络。

2,体内研究表明,MAGL的抑制剂在小鼠炎症和神经性疼痛模型中发挥抑制大麻素Ⅰ型受体(CB1)的作用。

3,2012年,在阿尔茨海默氏病小鼠模型中证实:抑制MAGL能够显著降低淀粉样神经病理,减少神经炎症和退化,改善突触和认知功能。

4,另外一些研究发现MAGL抑制剂对非甾体抗炎药引起的胃出血模型和炎症性肠病模型起到良性作用。

肝癌是常见的肝脏原发性恶性肿瘤,其致死率居世界第三位,并在世界范围内呈现逐年上升趋势。深入研究肝癌的发病机制,寻找肝癌组织中异常表达的基因或蛋白发现:肥胖和脂质代谢紊乱是肝癌发生的高危因素,而肥胖和脂质代谢紊乱又与单酰甘油酯酶密切相关。

MAGL在恶性黑色素瘤、乳腺癌及卵巢癌细胞中明显升高,MAGs水平下降,游离脂肪酸(FFAs)水平上升。通过MAGL-FFA通路,恶性肿瘤细胞可以引起溶血磷脂酸(LPA)、溶血磷脂酰胆碱(LPC)、溶血磷脂酸乙醇胺(LPE)、前列腺素E2(PGE2)等一系列脂质信号分子水平上升。其中PGE2的上升,可使下游的Tyr397位点磷酸化,然后与蛋白受体和生长因子结合,促进细胞的转移和侵袭能力。而溶血磷脂酸(LPA)能激活多种G蛋白偶联受体,通过不同的抗凋亡信号通路,促进肿瘤细胞的存活和增殖。

部分已报道的MAGL抑制剂

在过去的10年里,一直在努力开发新型MAGL抑制剂,现已报道的小分子类MAGL抑制剂大约有20个,主要包括MAGL内源性底物2-AG的模拟类似物和各种从化合物库中筛选获得并改造的化合物。

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Long等[2]通过基于活性的蛋白谱学研究方法(activity-basedproteinprofiling,ABPP),发现哌啶氨基甲酸酯类化合物JZL184,其在低浓度下能选择性抑制小鼠脑蛋白中MAGL的活性。在用JZL184处理小鼠后,2-花生四烯酸甘油酯(2-AG)的表达水平显著提高5-10倍。

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为了进一步的提高抑制剂的选择性,Chang等[3]设计了化合物KML29,ABPP实验表明KML29在活体及离体条件下均能选择性抑制MAGL的活性。

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Niphakis等[4]发现丁二酰亚胺基甲酸酯类化合物MJN110,其同样可以在活体及离体条件下高效、高选择性抑制MAGL的活性。

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2013年,Aaltonen等[5]发现哌啶三唑脲类化合物JJKK-048能超高效抑制MAGL的活性,其IC50值小于0.4Nm,同时在ABPP实验发现:JJKK-048对MAGL具有极高的选择性。

在小分子抑制剂不断被研究开发过程中,天然产物一直以来都是其重要来源之一,已报道的天然MAGL抑制剂包括扁塑藤素,大戟二烯醇和丹参酮ⅡA3类结构,但是这三类结构均为萜类化合物,且都具有较高的亲脂性,这限制了对这些化合物进一步进行新葡京在线化学改造的可能性,因此寻找新型天然或非天然MAGL抑制剂仍是该研究领域的热点。

MAGL抑制剂的近期研究热点

尽管已经有多个MAGL抑制剂已经被报道,但是高活性、高选择性、具有成药性的MAGL抑制剂依旧却乏。

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单酰基甘油脂肪酶(MGLL或MAGL)是调节内源性大麻素和类二十醇类信号通路的一个临界点,从而为神经和神经退行性疾病提供新的治疗机会。Cisar等人在文献[6]中提出了以六氟异丙基氨基甲酸酯为基础的MGLL不可逆抑制剂的开发及优化,最终得到高效、选择性和口服有效的ABX-1431。ABX-1431在一期临床研究中耐受性良好,安全性高,并在患有神经系统疾病的患者中显示了较好的初步结果。研究的数据表明,它是治疗成人Gilles de la Tourette综合症的潜在新葡京在线。ABX-1431目前已经成功地完成了一期临床试验,正进入神经障碍的临床研究的第二阶段,并对其他适应症,如视神经鞘炎和多发性硬化进行临床试验。

 ABX-1431的合成路线:

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在Jumpei Aida等人[7]近期发表的文献中,以哌嗪吡咯啶化合物2b为基础,通过改进设计,增强哌嗪吡咯啶核及其取代基与MAGL酶的相互作用,找到了一种有效且可逆的MAGL抑制剂化合物(R)-3t。在给小鼠口服(R)-3t后,可升高小鼠的2-花生四烯酸甘油酯(2-AG)水平。由此可见(R)-3t是一种可能成药的单酰甘油酯酶的小分子抑制剂,值得进一步的探究。

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MAGL不可逆转的抑制剂在重复给药后会使小鼠产生交叉耐受性。慢性MAGL阻滞还会引起生理依赖,损害内源性大麻素突触可塑性。而可逆的MAGL抑制剂可以抑制酶活性的同时保持endocan-nabinoid系统完整。在这些问题基础上,可逆抑制剂的应用可能会是MAGL抑制剂领域的一个重要发展。

参考文献:

1,Gil-Ordonez, A. Martin-Fontecha, M. Ortega-Gutierrez, S. Lopez-Rodriguez, M. L.Monoacylglycerol lipase (MAGL) as a promising therapeutic target. Biochem.Pharmacol. 2018.

2,Long J Z, Li W, Booker L et al. Selective blockade of 2-arachidonoylglycerolhydrolysis produces cannabionoid behavioral effects. Nature Chemical Biology,2009,5 (1):37-44.

3,Chang JW1, Niphakis MJ, Lum KM et al. Highly selective inhibitors ofmonoacylglycerol lipase bearing a reactive group that is bioisosteric withendocannabinoid substrates. Chem Biol. 2012 May 25;9(5):579-88.

4,Niphakis MJ, Cognetta AB, Chang JW et al. Evaluation of NHS carbamates as apotent and selective class of endocannabinoid hydrolase inhibitors. ACS ChemNeurosci. 2013 Sep 18;4(9):1322-32.

5,Aaltonen N1, Savinainen JR, Ribas CR et al. Piperazine and piperidine triazoleureas as ultrapotent and highly selective inhibitors of monoacylglycerollipase. Chem Biol. 2013 Mar 21;20(3):379-90.

6,Justin S. Cisar, Olivia D. Weber, Jason R. Clapper et al. Ezekowitz, Gary P.O’Neill?, and Cheryl A. Grice. Identification of ABX-1431, a SelectiveInhibitor of Monoacylglycerol Lipase and Clinical Candidate for Treatment ofNeurological Disorders. J. Med. Chem. 2018, 61, 20, 9062-9084.

7,JumpeiAida, Makoto Fushimi, Tomokazu Kusumoto et al. Design, Synthesis, andEvaluation of Piperazinyl Pyrrolidin-2-ones as a Novel Series of ReversibleMonoacylglycerol Lipase Inhibitors. J. Med. Chem. 2018, 61, 20, 9205-9217.


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