开题报告内容：
新型bromodomain抑制剂的合成
[研究的主要目的和意义]
肿瘤（Tumor）是机体在各种致癌因素作用下，局部组织的某一个细胞在基因水平上失去对其生长的正常调控，导致其克隆性异常增生而形成的新生物。肿瘤细胞是单克隆性的，即一个肿瘤中的所有瘤细胞均是一个突变的细胞的后代。 一般将肿瘤分为良性和恶性两大类。所有的恶性肿瘤总称为癌症（cancer）。
肿瘤的传统疗法包括手术切除、化疗、放射线治疗。传统疗法有其各自的局限性，并且在发生恶性转移后，无论是何种方式都是很难彻底治愈（见表1）。
表1 肿瘤传统治疗方法的局限性
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传统疗法 |
局限性 |
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手术切除 |
癌细胞入侵蔓延到邻近组织或远端转移后治疗效果有限 |
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化疗 |
对体内其他正常组织的毒性 |
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放疗 |
辐射对正常组织造成损伤 |
20世纪末出现的靶向疗法是在细胞分子水平上，针对已经明确的致癌位点来设计相应的治疗药物。药物进入体内会特异地选择致癌位点来相结合发生作用，使肿瘤细胞特异性死亡，而不会伤及肿瘤周围的正常组织细胞。主要包括小分子靶向药物和单抗（见图1）。其中，小分子靶向药物针对可能导致细胞癌变的环节，如细胞信号传导通路异常、过度表达某些受体蛋白、抗肿瘤血管形成等，从分子水平逆转恶性生物学行为，从而抑制肿瘤细胞生长。单抗则诱导机体产生抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用；或作为靶向治疗的载体，将化疗药物、放射性同位素、毒素等细胞毒性物质特异性地运送到目标部位，而选择性杀伤靶细胞[1]。
靶向疗法的不足主要体现在分子靶向药物有效性低，某种药物只能对特定突变基因型肿瘤产生作用；肿瘤基因突变产生药物耐受性导致长期的治疗效果下降；存在严重的不良反应；部分肿瘤不能通过靶向药物得到有效治疗。
最新的肿瘤免疫治疗通过调动机体的免疫系统，增强肿瘤微环境抗肿瘤免疫力，从而控制和杀伤肿瘤细胞。在研肿瘤免疫疗法药物集中于免疫检验点单抗、T细胞受体疗法和嵌合抗原受体修饰的T细胞疗法、单克隆T细胞受体疗法、CD47单抗、肿瘤疫苗等[2]。自上个世纪40 年代以来，临床使用过的抗肿瘤药已近六百种， 其中西药三百多种， 中药二百多种。目前临床常用的抗肿瘤药有七十种左右，已进入临床试验的抗肿瘤新药有四百多种[3]。然而随着肿瘤患者数量增多，而肿瘤治疗药物耐药性不断出现，因此，寻找损伤小又能有效控制肿瘤生长和转移的治疗方法，成为临床肿瘤治疗的迫切需要。
随着表观遗传学的深入研究，人们发现了表观遗传学现象对遗传的重要性。表观遗传不涉及DNA的变化却影响着生物体内基因或者蛋白的表达，且随着细胞的分裂和增殖而稳定的遗传。表观遗传学现象其主要包括基因组印记、DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等，其中DNA甲基化与组蛋白修饰是最主要的形式[4]。
DNA的甲基化和去甲基化的交替进行在早期发育阶段发挥着关键作用，保持细胞生长、分化、发育的正常进行以及基因组的稳定。基因的过度甲基化会抑制基因的正常表达，甲基化不足也是基因表达量上调。所以当基因中发生甲基化的异常即可能会导致正常细胞的病变，例如原癌基因的甲基化水平降低 或者是抑癌基因的甲基化水平过高，聚会诱发肿瘤的产生[5]。由于甲基化的异常变化先于肿瘤的发生，而且肿瘤细胞的坏死和凋亡的DNA又会游离到体液中，因此这些DNA的检测能为肿瘤的早期诊断和预后提供有力的帮助。不仅如此，通过甲基化酶或者是去甲基化酶的使用，使其作用于特定的靶点，修复表观修饰，即可达到对肿瘤的基因治疗。DNA甲基转移酶抑制剂的发展在几种癌症中在临床上有效，证明表观遗传学治疗在肿瘤学的价值。但是目前批准的抑制剂大部分无选择性，也很难检测其多效性，解释它们的分子作用机制，从而阻碍其广泛的临床应用。
组蛋白的修饰通过改变DNA与组蛋白之间的相互作用，影响染色质的聚集状态，使其松散或者是聚集，从而激活或抑制转录，其中以组蛋白乙酰和甲基化尤为重要。通常认为组蛋白氨基末端赖氨酸残基的高乙酰化与染色质松散及基因转录激活有关，而低乙酰化与基因沉默或抑制有关[6]。由于这些表观遗传修饰具有其他遗传物质所不具有的可逆性，通过相应的方法调节改变病态的修饰，极可能达到对肿瘤进行治疗的目的。
研究表明，组蛋白的乙酰化作用使其作为组合密码调控基因表达，影响基因表达产物并传递给下游分子，进而产生生化效应[7]。赖氨酸残基的乙酰化作用由组蛋白乙酰化酶催化生成，BRD蛋白可特异性的与赖氨酸乙酰化物结合从而识别赖氨酸乙酰化物，生成后的乙酰基可由组蛋白去乙酰化酶水解脱去。目前，所有与组蛋白乙酰化酶有关的转录辅激活因子都包括Bromodomains (BRDs)。BRD蛋白是一种进化上高度保守的约含110个氨基酸的溴蛋白质功能结构域，通过染色质的组装和乙酰化而参与信号依赖性的、非基础性的基因转录调控。研究表明，大部分BRD蛋白都在调控如组蛋白乙酰化酶、依赖ATP的染色质重塑、甲基化转移酶和转录激活因子等基因转录过程中发挥重要作用，是人体内唯一的特异性识别组蛋白赖氨酸残基乙酰化物的作用模型[8]，与肿瘤、神经紊乱、炎症、肥胖和心血管疾病等疾病的发生密切相关，因此BRD蛋白成为理想的潜在抗肿瘤靶点。本课题设计合成新型BRD抑制剂化合物，以期发现高活性高选择性分子。
[拟研究或解决的问题]
1. CADD,采用DS、Schrodinger软件对现有化合物数据库进行片段筛选、拼合；
2. 对设计化合物进行合成，探讨各个步骤合适反应条件；
3. 合成6-8个新化合物终产，并对BET-BRD4进行活性测试。
[采用的研究手段]
根据已报道化合物GSK726 (IC50=22nM)与 BI2536 (IC50=25nM) 与BRD4蛋白作用模式显示, GSK726联苯羧酸部分伸入ZA腔，并与腔外溶剂区水分子作用；羰基与KAc口袋ASN140以及保留水分子作用，同时母核甲基插入口袋内疏水腔；苯胺基团则折入WPF口袋产生疏水作用。BI2536通过NH与O对ZA口水分子产生作用，而支链近乎垂直于蛋白伸入溶剂区；酰基与乙基作用于KAc口袋。利用计算机药物分子模拟软件Schrouml;dinger叠合发现,GSK726与BI2536在KAc口袋ASN140作用基团(羰基),疏水腔作用基团(甲基与乙基),以及母核伸入ZA部分的支链方向都能较好的吻合。因此，本课题组将GSK726与BI2536进行分子拼合，分别合成保留GSK726ZA、WPF特征的XB-I-A系列化合物以及保留BI2536与ZA水分子作用的XB-I-B系列化合物。
XB-I-A合成路线（Scheme 1）：
Reagents and conditions: (a) K2CO3, D-alanine, H2O, EtOH, RT; (b) K2CO3, H2O, RT; (c) Na2S2O4, H2O, RT; (d) HCl, RT; (e) NaH, DMF, CH3I, 50℃; (f) Dibutyltin dichloride, Phenylsilan, p-Methoxybenzaldehyde, RT; (g) RB(OH)2, Pd[P(Ph)3]4, N2CO3, N2, H2O/EtOH/Toluene.
XB-I-B合成路线（Scheme 2）：
Reagents and conditions: (a) R-piperazine (X=N)/Morpholine (X=O), Sodium tert-butoxide, Palladium acetate, BINAP, Toluene.
参考文献
[1] Douglas Hanahan RAW. Hallmarks of Cancer[J]. Cell. 2000; 57.
[2] Chung CW, Witherington J. Progress in the discovery of small-molecule inhibitors of bromodomain--histone interactions[J]. Journal of biomolecular screening. 2011; 16(10): 1170-1185.
[3] 方家椿.分子靶点和分子靶向抗肿瘤药研究进展[J].北京大学学报(医学版）,2006，38（6）：575.
[4] Filippakopoulos P, Knapp S. The bromodomain interaction module[J]. FEBS letters. 2012; 586(17): 2692-2704.
[5] Arrowsmith CH, Bountra C, et al. Epigenetic protein families: a new frontier for drug discovery[J]. Nature reviews Drug discovery. 2012; 11(5): 384-400.
[6] Filippakopoulos PK, S. Targeting bromodomains: epigenetic readers of lysine acetylation[J]. Nature reviews Drug discovery. 2014; 13(5): 337-356.
[7] Chung C-w, Tough DF. Bromodomains: a new target class for small molecule drug discovery[J]. Drug Discovery Today: Therapeutic Strategies. 2012; 9(2-3): e111-e120.
[8] 王功金,向华.Bromodomain小分子抑制剂的研究进展[J].化工中间体，2013,5:1-12.
开题报告内容：
新型bromodomain抑制剂的合成
[研究的主要目的和意义]
肿瘤（Tumor）是机体在各种致癌因素作用下，局部组织的某一个细胞在基因水平上失去对其生长的正常调控，导致其克隆性异常增生而形成的新生物。肿瘤细胞是单克隆性的，即一个肿瘤中的所有瘤细胞均是一个突变的细胞的后代。 一般将肿瘤分为良性和恶性两大类。所有的恶性肿瘤总称为癌症（cancer）。
肿瘤的传统疗法包括手术切除、化疗、放射线治疗。传统疗法有其各自的局限性，并且在发生恶性转移后，无论是何种方式都是很难彻底治愈（见表1）。
表1 肿瘤传统治疗方法的局限性
