糖基转移酶

2009年第29卷

第5期, 703～715

有机化学

Chinese Journal of Organic Chemistry

V ol. 29, 2009 No. 5, 703～715

* E-mail: [email protected]; Tel.: 0312-5971116.

Received November 28, 2007; revised October 10, 2008; accepted November 6, 2008.

国家自然科学基金(Nos. 20472015, 20672027)、河北省自然科学基金(Nos. 2005000106, B2008000588)、教育部科学技术研究重点(No. 206013)和国家博士后基金资助项目.

704

有机化学 V ol. 29, 2009

图1 糖基转移酶催化的两种反应过渡态

Figure 1 Two schematic presentations in the transition state of glycosyltransferation

1 亚氨基糖衍生物

亚氨基糖(Iminosugar)是一类糖环上氧原子被氮取代的糖类衍生物, 又称为氮杂糖(Azasugar), 由于该类化合物与单糖结构相似, 且在体内更易质子化形成阳离子中间体, 与酶活性中心的酸负离子结合, 组成稳定的过渡态, 从而表现出强的糖苷酶抑制活性[17]. 而糖基转移酶与糖苷酶有类似的反应过渡态(作用机制), 因此亚氨基糖作为糖基转移酶抑制剂的研究较多, 已有多篇综述报道[8,18

～20]

表明GDP 与亚氨基糖可能在酶活性中心形成了复合体共同参与酶反应过程[25](图3).

2005年, Behr等在寻找抗真菌药物的研究中发现多羟基吡咯化合物5 (6-deoxy-homo DMDP)对啤酒酵母的几丁质合成酶(该酶催化N -乙酰基-D-氨基葡萄糖聚合形成几丁质, 其抑制剂可用于抗真菌药物的开发) 有很强的抑制作用[26], 进而考察了其异构体6的活性, 并在该类化合物的结构基础上合成了两类化合物7～12和13～16[27](图4), 以探讨其几丁质合成酶抑制活性和构效关系. 结果显示, 两类化合物的抑制活性(表1) 较化合物5的要低, 其原因可能是由于化合物结构或构型的改变, 使其不能更好的被酶识别.

, 图2列出了部分活性较高的亚氨基糖.

化合物1是一类结构简单但活性很高的选择性α-半乳糖基转移酶抑制剂[21], 而化合物2～4具有很好的选择性岩藻糖基转移酶抑制活性[22表现出更强的协同抑制效果

[24]

～24]

. 化合物4在2

µmol/L的GDP(鸟嘌呤核苷-5'-二磷酸二钠) 的参与下,

. 真核细胞内部通常含有

µmol级的GDP, 在使用亚氨基糖作为岩藻糖基转移酶抑制剂的体内

测试时, 也能观察到协同抑制作用[23]. 这

2 碳糖苷衍生物

碳苷(C -glycosides) 是糖环异头碳直接与碳原子相连接的糖苷衍生物, 由于其对酸和酶催化水解的卓越稳

图2 部分糖基转移酶抑制剂

Figure 2 Selected inhibitors of glycosyltransferase

No. 5

陈华等：糖基转移酶抑制剂研究进展

705

表1 化合物5～16对几丁质合成酶的抑制活性a

Table 1 Inhibition of chitin synthesis by compounds 5～16 Compd. 5 6

图3 α-1,3-岩藻糖基转移酶的协同抑制模式

Figure 3 Proposed model for the synergistic inhibition of

α-1,3-fucosyltransferase

－

IC 50/(mmol•L 1)

Compd. IC50/(mmol•L －1) 12 13 14 15 16

1.6±0.2 0.82 4.33 18.9 10.7

0.065 4.0±0.5 2.6 5.7±0.8

N.I. at 8 mmol•L －138±4

N.I. at 5 mmol•L －17 8 9 10

N.I.: No inhibition.

钠) -半乳糖上的半乳糖基连接到N -乙酰氨基葡萄糖3位或4位羟基上. 由于半乳糖基转移酶催化许多重要的细胞表面的低聚糖如血型抗原和肿瘤、免疫过程涉及到的E-selectin 凝集素Sialy Lewis X等的生物合成而受到广泛关注[28], 其抑制剂可用于治疗器官移植排异等免疫系统疾病. Vidal等[29]根据酶催化反应过渡态特点, 设计合成了碳苷化合物17, 化合物对β-1,4-半乳糖基转移酶很好的抑制活性(IC50＝40 µmol/L)(图5), 与酶天然底物UDP-半乳糖(K m ＝51 µmol/L) (K m 为米氏常数) 相当. 化合物18没有抑制活性说明核苷部分对保证抑制剂活性

图4 几丁质合成酶抑制剂5～16

Figure 4 Chitin synthetase inhibitors of 5～16

是必须的. 分别以岩藻糖基和2-N -乙酰氨基葡萄糖基代替17中的半乳糖基得到的化合物19和20[29], 对岩藻糖基转移酶

(Fut3)和N -乙酰氨基葡萄糖基转移酶(LgtA)的抑制活性却并不高, 分别为IC 50＝2 mmol/L和IC 50＝3.5 mmol/L(相应天然底物的K m 值分别为43和540 µmol/L). 2.2 几丁质合成酶抑制剂

Chang 等[30]合成了结构与20类似的化合物21, 然而, 其对几丁质合成酶的抑制活性亦不理想(图6). 这表明, 至少对该酶而言, 亚甲基替代糖苷键氧原子并不会

定性, 自20世纪70年代初, 引起糖化学家和生物有机化学家的浓厚兴趣, 广泛用作糖苷酶、糖基转移酶抑制剂和糖类药物设计合成的先导化合物[9]. 2.1 半乳糖基转移酶抑制剂

半乳糖基转移酶催化UDP(尿嘧啶核苷-5'-二磷酸二

图5 碳糖苷糖基转移酶抑制剂

Figure 5 C -Glycoside based inhibitors against glycosyltransferase

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有机化学 V ol. 29, 2009

图6 几丁质合成酶抑制剂21～25

Figure 6 Chitin synthase inhibitors of 21～25

使活性提高. Grugier等[31]设计合成了几丁质合成酶抑制剂22～25, 但未见抑制活性数据报道. 2.3 唾液酸转移酶抑制剂

唾液酸转移酶催化唾液酸由供体底物C M P - Neu5Ac(胞嘧啶核苷-5'-单磷酸钠盐) 转移到半乳糖基的3或6位羟基上. 连有唾液酸的糖基抗原在许多生理过程中如炎症、细胞黏附等扮有重要的识别作用[32], 因此, 高活性唾液酸糖苷酶、糖基转移酶抑制剂的设计发现[15,33], 不仅可能阐明糖缀合物中唾液酸残基的功能, 而且可以开发为抗肿瘤转移, 免疫抑制和消炎药物

CMP-Neu5Ac

Schmidt 等[34]在唾液酸转移酶抑制剂设计合成方面做了卓有成效的研究工作, 他们合成的碳苷过渡态类似物均有很高的抑制活性, 有些达到nmol/L级(图7), 是迄今为止获得的为数不多的达到nmol/L级的几类糖基转移酶抑制剂之一. 这类抑制剂的结构特点符合Horenstein 提出的关于唾液酸转移酶反应过渡态模型[35,36], 结果证明: (1)平面的异头碳结构部位、(2)适当增加异头碳与离去基团CMP 的距离、(3)至少两个负电中心靠近糖基的断裂位置, 是高亲合性(高活性) 抑制剂的必要条件.

在上述的结构设计的基础上, 将半乳糖基引入到分

图7 有潜力的α-2,6-唾液酸转移酶抑制剂 Figure 7 Potential α-2,6-sialyltransferase inhibitors

子中, 构成双底物抑制剂化合物29～31[19](图8). 实验表明, 化合物29对α-2,3-和α-2,6-唾液酸转移酶的抑制率分别为K i ＝25和K i ＝16 µmol/L (K i 为抑制常数), 而30, 31对α-2,6-唾液酸转移酶有较好的抑制效果, 其K i 分别为60和7 µmol/L. 化合物32(氧苷化合物) [37]通过硫桥键在唾液酸3位连接了N -乙酰二糖, 其对α-2,3-N -和α-2,6-N -唾液酸转移酶的抑制率分别为K i ＝13和K i ＝10 µmol/L, 与这两种酶的亲和力大小要分别高出底物CMP-Neu5Ac 与两种酶的亲和力(K m 分别为74.1和42.7 µmol/L)的200和130倍. Izumi等[38]也合成了双底物碳苷类似物33 (图9), 其唾液酸部分与CMP 通过乙烯基相连, 但化合物显示微弱的对α-2,3-和α-2,6-唾液酸转移酶的抑制活性(表 2). 同时, 他们还合成了供体类似物34～37, 以考察唾液酸1位羧基对酶活的影响, 但所有化合物活性并不高, 且化合物35～37的活性均低于34表明唾液酸羧基在此类化合物中的重要性.

2.4 庚糖基转移酶抑制剂

庚糖基转移酶以ADP(腺嘌呤核苷-5'-二磷酸二钠) -糖为供体底物, 将庚糖转移到脂多糖(格兰氏阴性菌细胞外膜的重要组成部分) 的内部核心部位[39,40]. 由于在哺乳生物体系内没有比己糖更高级的单糖, 因此抑制它们的生物合成有望获得新型抗生素. Graziani等[41]合成了ADP D -甘油基-β-D -甘露糖庚糖类似物38 (图10), 用这些化合物正在开展对酶晶体学及其抗ADP D -甘油基- β-D -甘露糖庚糖差向异构化酶和抗ADP 庚糖基转移酶的活性研究 .

No. 5

陈华等：糖基转移酶抑制剂研究进展

707

图8 有潜力的唾液酸转移酶双底物结构抑制剂 Figure 8

Potential sialyltransferase bi-substrate inhibitors

图9 唾液酸转移酶抑制剂 Figure 9 Sialyltransferase inhibitors

表2 化合物33～37对α-2,3-和α-2,6-唾液酸转移酶的抑制活性

Table 2 Inhibition of α-2,3- and α-2,6-sialyltransferase by com-pounds 33～37

Compd. 33

34 35 36 37

－

IC 50/(mmol•L 1)

α-2,3-ST 1.3 0.047 3.3 4.2 0.95

α-2,6-ST 2.4 0.34 4.3 3.2 2.3

图10 潜在的ADP 庚糖基转移酶抑制剂

Figure 10 Potential ADP heptosyl transferase inhibitors

X, 后者与肿瘤生长及免疫过程密切相关. 现已普遍认为α-1,3-岩藻糖基转移酶V 在体内活性的升高, 是肿瘤迁移恶化的重要原因, 其抑制剂可控制关节炎的发生和肿瘤的生长[42,6], 因此, 该酶抑制剂尤其是其亚氨基糖类抑制剂是人们研究的热点之一, 而其碳苷类抑制剂研究相对较少[8,18].

Vogel 等[43]合成了以碳链连接的双糖39, 40(图11),

2.5 岩藻糖基转移酶抑制剂

人α-1,3-岩藻糖基转移酶V 以GDP-岩藻糖为供体底物, 催化L -岩藻糖与唾液酸乳糖胺中的N -乙酰氨基葡萄糖3位羟基连接形成E-selectin 凝集素

Sialy Lewis

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有机化学 V ol. 29, 2009

其中39对一些糖苷酶如人胎盘α-L -岩藻糖苷酶(K i ＝28 µmol/L)和α-1,3-岩藻糖基转移酶VI (K i ＝120 µmol/L)具有抑制作用, 而其差向异构体40却没有活性. 39是报道的第一个具有糖基转移酶抑制活性的二糖碳苷, 它作为供体和受体抑制剂均可参与酶反应, 这可能是由于39的结构与Lewis X三糖中的α-L -岩藻糖-(1,3)D -GlcNAc (N -乙酰氨基葡萄糖) 结构部分类似, 而导致其混合抑制模式作用特点. 此外, 39作为受体抑制剂, 对人α-2,6-唾液酸基转移酶和牛奶中的β-1,4-半乳糖基转移酶都没有活性, 表现出良好的选择性. 一些简单的岩藻糖碳苷化合物41～50[44]也表现出一定的对α-1,6-岩藻糖基转移酶抑制活性(表3), 构效关系表明碳苷链1' 位上羟基或氨基的存在可以使化合物抑制活性提高, 如化合物43～48, 50

图11 设计的α-1,3-岩藻糖基转移酶VI 的抑制剂

Figure 11 Designed analogues for the inhibition of α-1,3-fucosyltransferase VI

3 氧糖苷衍生物

3.1 岩藻糖基转移酶抑制剂

研究表明2位N -乙酰氨基乳糖是大多数糖基转移酶的受体底物, 而其2' 和6位羟基在许多酶识别过程中并不必要[45,46], 但有可能与酶活性结合部位以外的其它部位作用, 所以在这两个位置进行结构修饰有可能获得活性更高的化合物, 以作为低聚糖生物合成及代谢过程中的选择性抑制剂. Galan等[47]合成了乙酰氨基乳糖类似物50～62(图12), 作为受体底物探讨2' 和6位不同取代基对不同的糖基转移酶(人重组α-1,3-岩藻糖基转移酶VI 和鼠肝重组α-2,6-唾液酸基转移酶) 的活性影响(表4). 结果表明, 电子效应可能比立体效应更能影响酶活性, 而6位游离的氨基以及2' 和6位的甲基取代会导致酶活性降低. 化合物63[48]是N -乙酰氨基乳糖的2' 差向异构体, 作为底物它不能被α-2,3-, α-2,6-唾液酸基转移酶和α-1,3-岩藻糖基转移酶III, IV, V和VI 识别, 但可以选择性的抑制α-1,3-岩藻糖基转移酶Ⅵ的活性(K i ＝0.475 mmol/L). 这是第一个对不同的岩藻糖基转移酶有选择性抑制效果的低聚糖化合物, 这表明, 酶活性中心结构上的区别可能是决定抑制剂选择性的重要原因.

表3 一些简单的C -岩藻糖苷作为α-1,6-岩藻糖基转移酶抑制剂

Table 3 Several simple C -fucoside as α-1,6-fucosyltransferase

inhibitors

Compd. R IC 50/(mmol•L －1)

41 H 18 42 Me 9

43 (R )

1.7

44 (S )

1.0

0.82

46 (R )

1.9

47 (S )

0.69

2.2

2.0

Von Ahsen等[49]通过改进的小型高通量筛选的方法(miniaturized high-throughput screening assay), 对798131个化合物进行了活性筛选, 以期发现高效的岩藻糖基转移酶VII (FucTVII)的抑制剂. 结果表明, 与该酶特异性受体底物结构极为类似的三糖化合物表现出良好的抑制活性, 其中化合物64 (图13) 的抑制活性最高, IC50＝10 µmol/L.

3.2 N -乙酰氨基葡萄糖基转移酶抑制剂

N -乙酰氨基葡萄糖基转移酶(LgtA)以UDP-N -乙酰

No. 5

陈华等：糖基转移酶抑制剂研究进展

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图12 选择性糖基转移酶抑制剂

Figure 12 Selective glycosyltransferase inhibitors 表4 α-2,6-唾液酸转移酶和α-1,3-岩藻糖基转移酶转移N -乙酰神经氨酸到糖基受体50～62的催化反应表观动力学参数a Table 4 Apparent kinetic parameters for the transfer of N -acetyl-neuraminic acid to glycosyl acceptors 50～62 by α-2,6-sialyltransferase and α-1,3-fucosyltransferase

K m /(mmol•L －

K m /(mmol•L －1)

α-2,6-SiaT αα-2,6-SiaT α-1,3-FucT 50 1.7±0.2 350±50 57 0.8±0.1 115±1051 4.1±0.8 390±50 58 1.1±0.3 40±1052 4.3

±0.4 290±50 59 3.1±0.6 40±1053 11.2±0.8 120±30 60 ND 450±7054 0.7±0.1 250±30 61 ＞10 NA 55 5.8±0.2 400±50 62 2.4±0.2 1540±50

1.4 ±0.2 190±20

ND: Not determined; NA: Not active.

图13 受体底物类似物作为岩藻糖基转移酶VII 抑制剂 Figure 13 Accept substrate analogue as fucosyltransferase VII inhibitor

氨基葡萄糖为供体底物, 催化N -乙酰氨基葡萄糖转移到

乳糖的端基半乳糖的3位羟基上, 同时氨基葡萄糖的异头碳构型翻转, 其活性的变化与恶性肿瘤的发生、转移密切相关[50]. 为考察酶对供体底物的专一性, Khaled 等[51]通过两种不同的连接方式合成了供体类似物65～69(图14), 发现只有化合物67具有微弱的酶抑制活性, 而以岩藻糖代替N -乙酰氨基葡萄糖得到的化合物70对岩藻糖基转移酶Ш的抑制活性也不高, 说明在酶与底物结合过程中, 离去基团UDP 有着重要的结合作用.

图14 N -乙酰氨基葡萄糖基转移酶(LgtA)抑制剂 Figure 14 N -Acetylglucosaminyltransferase (LgtA) inhibitors

Hanashima 等[52]在酶供体底物UDP-N -乙酰氨基葡萄糖上通过硫桥键连接三糖分子作为受体, 构成双底物结构抑制剂71～75(图15), 并测试了化合物对哺乳类动物的N -乙酰氨基葡萄糖基转移酶V 和IX (GnT-V和IX) 的抑制活性(表5). 数据显示所有化合物均具有较高的酶抑制活性, 且活性大小与硫桥链的长度有关. 化合物对GnT-IX 的抑制活性普遍高于对GnT-V 的, 说明前者对该类抑制剂可能更敏感.

3.3 半乳糖基转移酶抑制剂

Murata 等[53]针对酶反应中心保守的DXD 区域 (Mn2＋

结合区域, 图1), 以长链烃基代替二磷酸部分得

到了化合物76～79(图16), 在1 mmol/L浓度时, 所有化合物对β-1,4-半乳糖基转移酶没有抑制活性, 进一步说

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有机化学 V ol. 29, 2009

Takaya 等[54]在计算机模拟设计(3D docking simula-tion) 的基础上, 设计合成了化合物80和81 (图17), 发现其萘甲基可以通过与半乳糖基转移酶(βGalT-1)的色氨酸310 (Trp310)残基上的吲哚环相互作用, 而选择性的亲和标记该酶, 同时81还发现具有较高的酶抑制活性. 在此结果的启发下, 他们继而又合成了化合物82～87,

图15 双底物类N -乙酰氨基葡萄糖基转移酶(GnT)抑制剂 Figure 15 Bisubstrate-type inhibitor of N -acetylglucosaminyl- transferase (GnT)

表5 化合物71～75对GnT-V 和GnT-IX 的抑制活性 Table 5 Inhibitory activity of compounds 71～75 for GnT-V and GnT-IX

GnT-V GnT-IX 71 SCH2 7.9 10.1 72 73 74 75

SSCH 2 119.3 4.7 SCH 2SCH 2 47.1 17.6 S(CH2) 2SCH 2 26.9 21.5 S(CH2) 3SCH 2 18.3 15.1

图16 潜在的β-1,4-半乳糖基转移酶抑制剂

Figure 16 Potential β-1,4-galactosyltransferase inhibitors

－

K i /(µmol•L1)

以发现活性更高的酶抑制剂. 结果表明, 化合物82抑制活性最高, K i ＝1.86 µmol•L1高于供体底物UDP-Gal 的

－

K m ＝4.91 µmol•L1值. 有意思的是, 通过低温时间飞行

－

质谱(time-of-flight mass spectrometry)对酶作用机制研究, 发现在Mn 2离子存在下, 化合物82与酶的复合物

＋

不能与酶受体底物发生作用.

明负电性对于DXD 结合区域是很重要的. 不过, 化合物78, 79有更多的官能团(X—Y 通过不饱和键连接), 这将有利于抑制剂结构的进一步修饰, 以获得更高抑制活

性的化合物

图17 半乳糖基转移酶抑制剂

Figure 17 Galactosyltransferase inhibitors

No. 5

陈华等：糖基转移酶抑制剂研究进展

711

3.4 唾液酸转移酶抑制剂

Xia 等[55]合成了系列氟代粘液素核心2 (mucin core 2) 三糖88, 89和四糖90～92(图18), 以考察作为受体底物和抑制剂对唾液酸转移酶活性的影响. 结果表明氟原子取代位置的不同, 对酶的选择性不同. 以化合物90为例, 它是α-2,3(O )-唾液酸转移酶(102%, 酶催化效率) 良好的受体底物, 而对α-2,3(N )-和α-2,6(N )-唾液酸转移酶却是弱的受体底物 (酶催化效率分别是8% 和 3%), 同时对于α-2,6(N )-唾液酸转移酶是个竞争性抑制剂 (K i ＝1.9 mmol/L), 而对于α-2,3(N )-唾液酸转移酶完全没有抑制活性

图19 潜在的唾液酸转移酶抑制剂 Figure 19 Potential sialyltransferase inhibitors

4 非糖基供体过渡态类似物

4.1 岩藻糖基转移酶抑制剂

一些新的合成手段, 如点击化学(click chemistry)也应用在糖基转移酶抑制剂的合成上[58,59], 其中最成功的

图18 氟代粘液素核心2的三糖和四糖作为唾液酸转移酶的新型底物和抑制剂

Figure 18 Fluorinated mucin core 2 tri- and tetra-saccharides as novel substrates and enzyme inhibitors for sialyltransferase

例子当属Wong 等[16]利用该方法合成的化合物98 (图20), 它对α-1,3-岩藻糖基转移酶有很好的选择性抑制活性(表6), 个别达到nmol/L级, 而相对半乳糖基转移酶,

表6 化合物98对各种酶的抑制常数

Table 6 Inhibition constants of 98 for various enzymes Enzyme α-1,3-FucT III α-1,3-FucT V α-1,3-FucT VI α-1,3-GalT β-1,4-GalT

Chokhawala 等[56]在唾液酸的3位引入氟原子, 通过酶法合成了供体底物CMP-Neu5Ac 的氟取代类似物CMP-3F(axial)Neu5Ac (Gc) (93, 94) 和CMP-3F(equato- rial)Neu5Ac(Gc) (95～97) (图19). 这些化合物可作为探针分子用于探讨唾液酸糖苷酶和转移酶的作用机制[57], 同时也是潜在的酶抑制剂

IC 50/(µmol•L1)

－K i /(nmol•L1)

－

1.0±0.2 —

0.9±0.1 270±30 0.15±0.03 62±3 N.I. at 600 µmol•L1

－

— —

N.I. at 600 µmol•L

－1

N.I.: No inhibition.

图20 高活性和高选择性的人类α-1,3-岩藻糖基转移酶抑制剂

Figure 20 A potent and highly selective inhibitor of human α-1,3-fucosyltransferase

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有机化学 V ol. 29, 2009

浓度在600 µmol/L时没有活性. 酶活性中心部位以外的额外结合力, 如疏水作用力, 可能是提高抑制剂活性的重要原因.

最近, Sun等[60]获得了来源于微生物Helicobacter pylori 的α-1,3-岩藻糖基转移酶(FucT)的晶体结构, 推测酶反应过程中, GDP与酶的结合力高于岩藻糖与酶的结合, 因此保留GDP 部分, 以其氨基衍生物与80个结构各异的羧酸以酰胺键连接, 合成了过渡态类似物99 (Eq. 1), 化合物未经纯化, 直接测试了对H. pylori FucT的抑

制活性. 结果表明, 所有化合物具有较高的抑制活性. K i 在10～100 µmol•L1之间. 他们还测试了化合物98对该

－

酶的抑制活性, K i ＝0.59 µmol•L1.

－

4.2 几丁质合成酶抑制剂

迄今发现的比较好的几丁质合成酶天然抑制剂是polyoxin D和Nikkomycin Z[61], 其结构特点是以多羟基、氨基取代的长链代替了二磷酸基. 针对这一结构特点, Finney等[62]以烷氧链和酒石酸为连接链合成了类似物100～113, 但均未能有效提高化合物与酶的亲和力

图21 几丁质合成酶抑制剂(1 mmol/L浓度时的抑制率) Figure 21 Chitin synthase inhibitors (inhibition rate at 1mmol/L)

No. 5

陈华等：糖基转移酶抑制剂研究进展

713

抑制效果不理想(图21). Plant等[63]参照polyoxin D的结构也做了类似的研究, 但未见化合物酶抑制活性报道.

6 总结

近年来, 随着糖生物学研究的发展, 人们对糖链及糖基转移酶在不同生理及病理过程中作用的认识在逐渐深入, 糖基转移酶抑制剂的研究也取得了显著进展. 尽管由于糖基转移酶的专一性、多样性, 以及酶立体结构信息的缺乏, 增加了抑制剂设计和构效关系分析的难度, 然而, 多数研究结果表明, 基于糖基转移酶反应过渡态结构设计的酶抑制剂具有较好的活性, 如唾液酸转移酶抑制剂(26～28) 和岩藻糖基转移酶抑制剂(99) 都表现出很高的活性, 这对于进一步设计发现高活性糖基转移酶抑制剂具有重要的指导意义; 而高活性糖基转移酶抑制剂的发现对于寻找新的抗肿瘤、抗免疫系统疾病等药物, 以及深入研究糖基转移酶的结构与功能, 尤其是其对一些重大生理病理过程如细胞粘附、迁移、增殖、肿瘤发生发展以及免疫系统疾病发生等的作用机理的进一步认识, 具有重要的科学意义

5 其它

以连有荧光基团的供体为探针, 运用高通量筛选技术可以获得多个不同结构特点的糖基转移酶抑制剂[13,64]. Hu等[65]针对核苷二磷酸糖基转移酶(MurG, 负责将UDP-GlcNAc 的N -乙酰氨基葡萄糖转移至类脂以合成胞壁质[66]), 以荧光探针化合物F1为供体, 对组合化学合成的近64000个化合物进行了高通量筛选. 结果表明, 含如图22所示的4种核心杂环结构的化合物对MurG 都有较高的抑制活性(图22). Gross等[67]运用类似的探针F1及其衍生物, 对O-GlcNAc 转移酶(OGT, 负责将UDP-GlcNAc 的N -乙酰氨基葡萄糖转移至特定的丝氨酸和苏氨酸残基上) 抑制剂进行了高通量筛选, 活性较好的抑制剂母体结构与上述结构相似(图23).

图22 4个保守的核心结构(A)和选择的MurG 抑制剂(B)

Figure 22 Four conserved core structures (A) and selected MurG inhibitors (B)

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有机化学 V ol. 29, 2009

图23 活性较好的OGT 抑制剂 Figure 23 Validated OGT inhibitors

References

1 Schuman, B.; Alfaro, J. A.; Evans, S. V. Top. Curr. Chem.

2007, 272, 217. 2 Wang, K.-Y. Prog. Biochem. Biophys. 1994, 21, 9 (in Chi-nese).

(王克夷, 生物化学与生物物理进展, 1994, 21, 9.) 3 Galili, U. Immunol. Today 1993, 14, 480.

4 Chen, H.-X.; Geng, M.-Y.; Guan, H.-S. China Biotechnol.

2004, 24, 22 (in Chinese).

(陈海霞, 耿美玉, 管华诗, 中国生物工程, 2004, 24, 22.) 5 Dai, Z. Foreign Med. Sci. , Oncol. Sect. 2005, 32, 144 (in

Chinese).

(代智, 国外医学肿瘤学分册, 2005, 32, 144.)

6 Wu, X.-Z.; Chen, Y.-F. Prog. Biochem. Biophys. 2002, 29,

932 (in Chinese).

(吴兴中, 陈迎风, 生物化学与生物物理进展, 2002, 29, 932.)

7 Zhou, J.-L.; Wu, S.-L. Chem. Life 2004, 24, 350 (in Chi-nese).

(周嘉梁, 吴士良, 生命的化学, 2004, 24, 350.)

8 Compain, P.; Martin, O. R. Bioorg. Med. Chem. 2001, 9,

3077. 9 Zou, W. Curr. Top. Med. Chem. 2005, 5, 1363.

10 Ünligil, U. M.; Rini, J. M. Curr. Opin. Struct. Biol. 2000,

10, 510.

11 Kozmon, S.; Tvaroska, I. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128,

16921.

12 Walker, N. E.; Ahmad, I.; Saleem, M.; Hoessli, D. Curr.

Org. Chem. 2007, 11, 591.

13 Cipolla, L.; La Ferla, B.; Gregori, M. Comb. Chem. High

Throughput Screening 2006, 9, 571.

14 Compain, P.; Martin, O. R. Iminosugars from Synthesis to

Therapeutic Applications, John Wiley & Sons, Ltd, Eng-land, 2007, pp. 153～176.

15 Dinnam, N. B.; Halliday, J.; Ramsdale, T. Mini. Rev. Med.

Chem. 2003, 3, 501.

16 L ee, L. V.; Mitchell, M. L.; Huang, S. J.; Fokin, V. V.;

Sharpless, K. B.; Wong, C.-H. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 9588.

17 de Melo, E. B.; da Silveira, G. A.; Carvalho, I. Tetrahedron

2006, 62, 10277.

18 Compain, P.; Martin, O. R. Curr. Top. Med. Chem. 2003, 3,

541.

19 Wong, C.-H., Carbohydrate-Based Drug Discovery

Wiley-VCH, Weinhein, 2003, pp. 609～660.

20 Hassan, H. H. A. M. Mini Rev. Org. Chem. 2007, 4, 61.

21 Kim, Y. J.; Ichikawa, M.; Ichikawa, Y. J. Am. Chem. Soc.

1999, 121, 5829.

22 Bastida, A.; Fernandez-Mayoralas, A.; Arrayas, R. G.; Ira-dier, F.; Carretero, J. C.; Garcia-Junceda, E. Chem. Eur. J. 2001, 7, 2390.

23 Marques, E. T. A.; Ichikawa, M.; Strand, M.; August, J. T.;

Hart, G. W.; Schnaar, R. L. Glycobiology 2001, 11, 249. 24 Jefferies, I.; Rowen, B. R. Bioorg. Med. Chem. Lett. 1997,

7, 1171.

25 Qiao, L.; Murray, B. W.; Shimazaki, M.; Schultz, J.; Wong,

C.-H. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 7653.

26 Gautier-Lefebvre, I.; Behr, J.-B.; Guillerm, G.; Muzard, M.

Eur. J. Med. Chem. 2005, 40, 1255.

27 (a) Behr, J.-B.; Gainvors-Claisse, A.; Belarbi, A. Nat. Prod.

Res . 2006, 20, 1308.

(b) Behr, J.-B.; Gainvors-Claisse, A.; Belarbi, A. Nat. Prod. Res . 2007, 21, 76.

28 (a) Philipps, M. L.; Nudelman, E.; Gaeta, F. C.; Perez, M.;

Singhal, A. K.; Hakomori, S.; Paulson, J. C. Science 1990, 250, 1130.

(b) Walz, G.; Aruffo, A.; Kolanus, W.; Bevilacqua, M.; Seed, B. Science 1990, 250, 1132.

29 Vidal, S.; Bruyère, I.; Malleron, A.; Augé, C.; Pralya, J.-P.

Bioorg. Med. Chem. 2006, 14, 7293.

30 Chang, R.; Yeager, A. R.; Finney, N. S. Carbohydr. Res.

2006, 341, 1998.

31 Grugier, J.; Xie, J.; Duarte, I.; Valery, J.-M. J. Org. Chem.

2000, 65, 979.

32 Schröder, P. N.; Giannis, A. Angew. Chem., Int. Ed. 1999,

38, 1379.

33 (a) Wang, X.-F.; Niu, Y.-H.; Cao, X.-P.; Zhang, L.-R.;

Zhang, L.-H.; Ye, X.-S. Bioorg. Med. Chem. 2003, 11, 4217.

(b) Wang, X.-F.; Zhang, L.-H.; Ye, X.-S. Med. Res. Rev. 2003, 23, 32.

No. 5

陈华等：糖基转移酶抑制剂研究进展

715

34 (a) Amann, F.; Schaub, C.; Müller, B.; Schmidt, R. R.

Chem. Eur. J. 1998, 4, 1105.

(b) Schaub, C.; Müller, B.; Schmidt, R. R. Glycoconjungate J. 1998, 15, 345.

(d) Müller, B.; Schaub, C.; Schmidt, R. R. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1998, 37, 2893.

(e) Skropeta, D.; Schworer, R.; Haag, T.; Schmidt, R. R. Glycoconjugate J. 2004, 21, 205.

35 Horenstein, B. A.; Bruner, M. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118,

10371.

36 Bruner, M.; Horenstein, B. A. Biochemistry 2000, 39, 2261. 37 Hinou, H.; Sun, X.-L.; Ito, Y. Tetrahedron Lett. 2002, 43,

9147.

38 Izumi, M.; Wada, K.; Yuasa, H.; Hashimoto, H. J. Org.

Chem. 2005, 70, 8817.

39 Eidels, L.; Osborn, M. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.

1971, 68, 1673.

40 Kocsis, B.; Kontrohr, T. J. Biol. Chem. 1984, 259, 11858 41 Graziani, A.; Amer, H.; Zamyatina, A.; Hofinger, A.;

Kosma, P. Tetrahedron : Asymmetry 2007, 18, 115.

42 (a) Springer, T. A.; Lasky, L. A. Nature (London ) 1991,

349, 196.

(b) Osborn, L. Cell 1990, 62, 3.

43 Pasquarello, C.; Picasso, S.; Demange, R.; Malissard, M.;

Berger, E. G.; Vogel, P. J. Org. Chem. 2000, 65, 4251.

44 Calderón, F.; Carpintero, M.; García-Junceda, E.;

Fernández-Mayoralas, A.; Bastida, A. Lett. Org. Chem. 2005, 2, 247.

45 de Vries, T.; Srnca, C. A.; Palcic, M. M.; Sweidler, S. J.;

van den Eijnden, D. H.; Macher, B. A. J. Biol. Chem. 1995, 270, 8712.

46 Galan, M. C.; Venot, A. P.; Glushka, J.; Imberty, A.; Boons,

G. J. J. Am Chem. Soc. 2002, 124, 5964.

47 Galan, M. C.; Dodson, C. S.; Venot, A. P.; Boons, G. J.

Bioorg. Med. Chem. Lett. 2004, 14, 2205.

48 Galan, M. C.; Venot, A. P.; Phillips, R. S.; Boons, G. J. Org.

Biomol. Chem. 2004, 2, 1376.

49 von Ahsen, O.; Voigtmann, U.; Klotz, M.; Nifantiev, N.;

Schottelius, A.; Ernsta, A.; Müller-Tiemann, B.; Parczyk, K. Anal. Biochem. 2008, 372, 96.

50 (a) Brockhausen, I.; Carver, J. P.; Schachter, H. Biochem.

Cell Biol. 1988, 66, 1134.

(b) Cummings, R. D.; Trowbridge, I. S.; Kornfeld, S. J.

Biol. Chem. 1982, 257, 13 421.

51 Khaled, A.; Piotrowska, O.; Dominiak, K.; Auge, C. Car-bohydr. Res. 2008, 343, 167.

52 Hanashima, S.; Inamori, K.-I.; Manabe, S.; Taniguchi, N.; Ito, Y. Chem. Eur. J. 2006, 12, 3449.

53 Murata, S.; Ichikawa, S.; Matsuda, A. Tetrahedron 2005, 61, 5837.

Takaya, K.; Nagahori, N.; Kurogochi, M.; Furuike, T.; Mi-ura, N.; Monde, K.; Lee, Y. C.; Nishimura, S.-I. J. Med. Chem. 2005, 48, 6054.

55 Xia, J.; Xue, J.; Locke, R. D.; Chandrasekaran, E. V.; Srik-rishnan, T.; Matta, K. L. J. Org. Chem. 2006, 71, 3696.

56 Chokhawala, H. A.; Cao, H.-Z.; Yu, H.; Chen, X. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 10630.

Ni, L.; Chokhawala, H. A.; Cao, H.; Henning, R.; Ng, L.; Huang, S.; Yu, H.; Chen, X.; Fisher, A. J. Biochemistry 2007, 46, 6288.

van der Peet, P.; Gannon, C. T.; Walker, I.; Dinev, Z.; An-gelin, M.; Tam, S.; Ralton, J. E.; McConville, M. J.; Wil-liams, S. J. ChemBioChem 2006, 7, 1384 .

59 Tron, G. C.; Pirali, T.; Billington, R. A.; Canonico, P. L.; Sorba, G.; Genazzani, A. A. Med. Res. Rev. 2008, 28, 278 . 60

Sun, H.-Y.; Lin, S.-W.; Ko, T.-P.; Pan, J.-F.; Liu, C.-L.; Lin, C.-N.; Wang, A. H.-J.; Lin C.-H. J. Biol. Chem. 2007, 282, 9973.

61 Zhang, D.; Miller, M. J. Curr. Pharm. Des. 1999, 5, 73.

(a) Yeager, A. R.; Finney, N. S. Bioorg. Med. Chem. 2004, 12, 6451.

(b) Chang, R.; Yeager, A. R.; Finney, N. S. Org. Biomol. Chem. 2003, 1, 39.

63 Plant, A.; Thompson, P.; Williams, D. M. J. Org. Chem. 2008, 73, 3714.

64 Gross, B. J.; Swoboda, J. G.; Walker, S. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 440.

Hu, Y.-N.; Helm, J. S.; Chen, L.; Ginsberg, C.; Gross, B. J.; Kraybill, B.; Tiyanont, K.; Fang, X.; Wu, T.; Walker, S. Chem. Biol. 2004, 11, 703

van den Brink-van der Laan, E.; Boots, J. W.; Spelbrink, R. E.; Kool, G. M.; Breukink, E.; Killian, J. A.; de Kruijff, B. J. Bacteriol. 2003, 185, 3773.

Gross, B. J.; Kraybill, B. C.; Walker, S. J. Am Chem. Soc. 2005, 127, 14588.

(Y0711281 Lu, Y .)