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昆明植物所從天然PPAP中發(fā)現(xiàn)活性最強(qiáng)的Cav3.1鈣通道天然抑制劑與激活劑 文章來(lái)源:植物化學(xué)與西部植物資源持續(xù)利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 | 發(fā)布時(shí)間:2020-02-14 | 作者:許剛 | 瀏覽次數(shù): | 【打印】 【關(guān)閉】 近年來(lái)天然藥物化學(xué)的研究越來(lái)越注重活性顯著的新穎、特色天然產(chǎn)物類群的創(chuàng)新性研究。天然PPAP是一類異戊烯基雜合去芳化間苯三酚母核的特殊天然產(chǎn)物類群。由于其新穎、復(fù)雜、多變、獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及在神經(jīng)系統(tǒng)與腫瘤等方面的潛力,吸引了去全球科學(xué)家的廣泛關(guān)注。然而由于天然PPAP的“分離-純化-鑒定”存在巨大挑戰(zhàn),加之其功能研究一直未能夠取得突破性的進(jìn)展,導(dǎo)致近年來(lái)這一領(lǐng)域的研究主要集中于天然產(chǎn)物化學(xué)與全合成化學(xué)研究,在藥學(xué)方面的進(jìn)展一直未能夠取得重大的突破。中科院昆明植物所許剛研究團(tuán)隊(duì)十多年來(lái)一直著力于天然PPAP的系統(tǒng)研究,并取得了一系列原創(chuàng)新研究成果,目前已在Org. Lett., Chem. Commun.等期刊上發(fā)表SCI論文30多篇,并于2018年受邀在國(guó)際頂尖雜志“Chem. Rev.”發(fā)表綜述,對(duì)這一領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)與展望。 近期,研究團(tuán)隊(duì)與中科院昆明動(dòng)物所年寅博士合作發(fā)現(xiàn)首個(gè)3,3,5,5-四異戊烯基取代生源前體的PPAP類化合物hyphenone A對(duì)Cav3.1有顯著抑制作用(Tetrahedron Lett. 2019, 60, 151220),并被國(guó)際權(quán)威雜志Nat. Prod. Rep.評(píng)為“Hot Off Press” (2019, 36, 161)。合作雙方以此為契機(jī),對(duì)新近發(fā)現(xiàn)的新穎結(jié)構(gòu)PPAP開展了離子通道方面藥理活性的深入挖掘,結(jié)果發(fā)現(xiàn)金絲梅(Hypericum patulum)中具有新穎spiro[bicyclo[3.2.1]octane-6,1'-cyclohexan]-2',4',6'-trione籠狀骨架的hypatone A(1)對(duì)Cav3.1的激活作用EC50 = 3.80微摩爾,可被視為目前最強(qiáng)的Cav3.1激活劑。有趣的是,其可能的生源前體(2–4)表現(xiàn)出截然相反的抑制活性,其中化合物4是目前活性最強(qiáng)天然抑制劑(IC50 = 0.19微摩爾);電生理研究還揭示了化合物1和其生物學(xué)前體2作用于同一個(gè)靶點(diǎn)。值得指出的是,如上所述的生源直接相關(guān)卻具有完全相反活性的案例,在天然產(chǎn)物中是十分罕見的,其構(gòu)效關(guān)系與機(jī)制還值得進(jìn)一步的研究。此外,研究還發(fā)現(xiàn)化合物1能夠恢復(fù)誘發(fā)脊髓小腦性共濟(jì)失調(diào)42型(目前無(wú)藥可治的遺傳性神經(jīng)退行性疾?。┑?/span>Cav3.1突變通道的門控特性,為相關(guān)藥物研發(fā)提供了首個(gè)先導(dǎo)結(jié)構(gòu)。下一步將以上述分子為探針分子,闡明它們與通道的結(jié)合位點(diǎn)及調(diào)控方式。這一工作不僅為天然PPAP的活性研究注入了新的活力,也將為Cav3.1這類特殊鈣通道開放及關(guān)閉分子機(jī)理的認(rèn)知夯實(shí)基礎(chǔ)。
圖1 分別為Cav3.1鈣通道最強(qiáng)天然激活劑與抑制劑的PPAP類化合物
圖2 化合物1使SCA42致病基因突變通道(Cav3.1(R-H))的門控特性恢復(fù)正常 目前以上成果以“Congenetic hybrids derived from dearomatized isoprenylated acylphloroglucinol with opposite effects on Cav3.1 low voltage-gated Ca2+ channel”為題在線發(fā)表于藥物化學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊J. Med. Chem.(DOI: 10.1021/acs.jmedchem.9b02056),相關(guān)專利也已申報(bào)。中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所葉巖松博士和中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所李文艷、杜叔宗碩士為該論文的共同第一作者。昆明植物研究所許剛研究員和中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所年寅博士為文章的共同通訊作者。該研究得到了NSFC-云南省聯(lián)合基金(U1902213),第二屆青藏高原科學(xué)考察與研究計(jì)劃(2019QZKK0502),中科院東南亞生物多樣研究所(2017CASSEABRIQG003)等項(xiàng)目的支持。 (責(zé)任編輯:李雪)
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