[發明專利]精氨酸脫亞氨酶4的抑制劑

在審

• 申請號: 201610142351.5
• 申請日: 2016-03-14
• 公開（公告）號: CN107188867A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 林建平;劉翠;李金龍;劉岯;王中華
• 申請（專利權）人: 中國科學院天津工業生物技術研究所
• 主分類號: C07D295/13
• 分類號: C07D295/13;A61K31/495;A61P19/02;A61P29/00
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技術領域

本發明屬于藥物化合物領域，更具體地，涉及精氨酸脫亞氨酶4（PAD4）的抑制劑及其結合PAD4的應用。

背景技術

類風濕性關節炎（rheumatoid arthritis，RA）是一種嚴重的威脅人類健康的慢性自身免疫性疾病。目前治療RA的方法是緩解癥狀，如抗炎、消腫和止痛等。非甾體抗炎藥（NSAIDs）作為一線抗RA藥，減少組織疼痛和炎癥，包括阿司匹林、塞來昔布、美洛昔康和可的松（糖皮質激素）等。NSAIDs藥物能減輕臨床癥狀但不能根治炎癥，無法阻止關節破壞、組織損傷等，需要與其他抗風濕藥物聯合使用才能有效控制病情。改善病情抗風濕藥（DMARDs）作為二線抗RA藥，用于緩解或阻止RA軟骨和關節的損傷，包括甲氨蝶呤、羥化氯喹等。DMARDs類藥物通常起效慢，影響RA患者的自身機體免疫過程。目前的治療藥物對RA的免疫病理機制無決定性影響，不能從根本上治療治療RA，因此發展針對RA發病機理的藥物是必要的。

近年來發現，PAD4是治療類風濕性關節炎的新靶點。PAD4是將蛋白質多肽鏈中的精氨酸催化成瓜氨酸的修飾酶之一。研究表明(Zhang Y. 2013)類風濕性關節炎患者體內PAD4蛋白顯著表達，使RA患者體內多種蛋白發生瓜氨酸化，例如滑膜中纖維蛋白和抗凝血酶的瓜氨酸化。進而形成瓜氨酸化蛋白/多肽抗原表位(citrullinated protein/peptide antigen,CPA)，刺激RA患者自我免疫形成抗瓜氨酸化蛋白抗體。抗瓜氨酸化蛋白抗體視多種蛋白和多肽為目標，在自身免疫性關節炎中有致病作用。PAD4是鈣離子依賴性酶，含有5個Ca²⁺結合位點，由663個氨基酸殘基組成，分子量為74kDa。PAD4具有2個結構域，N-結構域和C-結構域。PAD4的催化活性位點位于C-結構域，包含四個關鍵氨基酸殘基Asp350、His471、Asp473和Cys645。研究表明（Arita K.,2004）Ca²⁺的結合引起PAD4構象的改變，從而形成活性位點裂隙，該裂隙可容納組蛋白N-末端肽和2個Ca²⁺結合位點。PAD4可催化單甲基精氨酸殘基和肽酰基精氨酸脫亞氨轉化為瓜氨酸，不能轉化二甲基精氨酸。

目前靶向PAD4抑制劑開發均是針對活性催化位點，分為不可逆類抑制劑和可逆類抑制劑。不可逆類抑制劑主要是鹵脒類，包括氟脒（F-amidine）和鹵脒（Cl-amidine），IC₅₀為1.9~22 μM。而氫脒類抑制劑是PAD4的可逆性抑制劑，說明PAD4活性位點需要吸電子離去基團（鹵素）與硫醇反應，從而增加脒基碳原子的親電性。現有的可逆性抑制劑（紫杉醇、鏈霉素、米諾環素等），除GSK199和GSK484以外（IC₅₀為200 nM和50 nM）（Lewis, H. D., 2015），抑制活性均較弱，IC₅₀值在毫摩爾級別。

發明內容

本發明的目的是提供化合物NSC65016以及結合PAD4蛋白的應用。

本發明提供了一種結構式如下的化合物：

。

上述化合物是萘醌類化合物，并且含有2-氯，3-乙氨基哌嗪取代基。

本發明提供了上述化合物與PAD4結合的用途。

上述化合物的哌嗪環與PAD4的活性口袋內Asp473和His471殘基形成兩個氫鍵。上述化合物的2-氯萘醌基團伸向溶劑化區域，與PAD4活性口袋內Arg374和Arg345殘基形成兩個氫鍵。

實驗表明，以上化合物可與PAD4蛋白結合，解離常數為K_D=218 μM，可以用于發展抗RA的抑制劑。

具體實施方式

為了理解本發明，下面以實施例進一步說明本發明，但不意于限制本發明的保護范圍。

NSC65016化合物（2-鹵-3-（（2-哌嗪基）乙氨基）萘醌）（2-chloro-3-((2-(piperazin-1-yl)ethyl)amino)naphthalene-1,4-dione）來自于NCI數據庫。本發明通過基于氟脒和PAD4反應的過渡態結構進行分子動力學模擬、藥效團模型、分子對接和體外化合物篩選，發現了新結構類型的PAD4蛋白抑制劑NSC65016。NSC65016化合物的結構如下所示：

。

NSC65016的分子式：C₁₆H₁₈ClN₃O₂。