Anticolon癌症吡唑衍生物的性质通过黄嘌呤氧化酶抑制作用

文摘

背景。摘要本文是一个有趣的一类化合物显示出强有力的抗癌活性。我们先前的研究已经证明了强有力的抗癌活性的吡唑类似物。因此,我们专注于发展抗癌药物通过吡唑基铅分子的结构优化。方法。适当的合成的吡唑衍生物准备协议。抗增殖活动进行评估使用sulforhodamine B试验对三种癌症细胞系。在体外和硅分子对接研究采用黄嘌呤氧化酶被用来探索吡唑衍生物起到抗癌作用的机制。结果。吡唑衍生品展示了伟大的承诺之一作为抗癌剂对人结肠癌细胞系(IC₅₀4.2μ米),一个强有力的黄嘌呤氧化酶抑制活性(IC₅₀0.83μ米)。结论。总之,我们的研究结果表明,这些吡唑基类似物含有吡啶核可以作为一种很有前途的铅分子抗癌药物发展的小说。

1。介绍

癌症是一个四个主要类型的非传染性疾病,心血管疾病,糖尿病和慢性呼吸道疾病(1]。这是一个疾病的异常细胞分裂失控和附近可以侵入组织(2]。全球癌症负担持续增长,与前一年1810万新病例和960万例死亡(3]。在男性中,最普遍的癌症是肺癌、前列腺癌、结肠癌、胃癌、肝癌,而女性,乳腺癌、结肠癌、肺癌、宫颈癌,甲状腺癌是最常见的(4]。这越来越普遍的癌症负担施加巨大的身体、情感、社会和金融压力。此外,化疗耐药性及其相关的严重副作用,即使靶向治疗,继续是一个主要关心的肿瘤学家(5]。因此,当务之急是我们开发更安全、更有效的抗癌药物作用通过新的机制和目标只有癌细胞。

摘要许多抗癌药物是一种很有前途的脚手架。许多临床抗癌疗法,如crizotinib ruxolitinib, niraparib, encorafenib, darolutamide,目前包括吡唑啉(6]。因此,在过去的几十年中,大量的吡唑基类似物合成和测试作为抗癌药物(7]。我们的研究小组专注于设计和合成吡唑衍生物携带aryldiazo摘要。在我们之前的研究中,aryldiazo MCF-7摘要显示一种非常有前途的抗癌活性,HepG2, hct - 116细胞系。例如,4 - [2 - (4-nitrophenyl) hydrazono] 2-pyrazolin-5-one,导致分子,显示细胞增殖的抑制IC₅₀值在0.2到-3.4之间μ米(8]。鼓励这些结果,我们进一步优化铅分子通过不同的芳基环替换。这些化合物是合成使用我们之前开发的快速锅三分量的冷凝法合成的吡唑基类似物(8),然后评估产生的分子的抗癌潜力。

因为癌症和氧化应激分享一些方面的潜在的病理生理学,一些抗氧化剂是同样有效的抗癌药物(9]。细胞氧化还原过程产生活性氧(ROS)作为副产品。这些活性氧对细胞施加有益的影响反应在较低水平,而可以是有害的,可能引起DNA损伤和癌症在高水平。抗氧化剂已经被证明作为“自由基清除剂”而造成的损害,防止活性氧,从而产生一种保护作用对几种不同类型的癌症(10]。此外,黄嘌呤氧化酶(XO)超表达与肿瘤形成的进步通过细胞毒性的产生活性氧(ROS)。因此,XO抗癌药物已被确定为一个潜在的目标(11]。最近,许多研究也报道,吡唑衍生物是很有前途的XO抑制剂(12]。因此,这些有前途的细胞毒性化合物也接受进一步调查的XO抑制活动。

2。材料和方法

吡唑基类似物1和2合成使用我们先前所描述的程序(8]。这些化合物进行体外抗癌活性对HepG2, hct - 116, MCF-7 sulforhodamine B细胞系的测定(SRB)。

2.1。细胞培养

人类肝癌细胞系(HepG-2,写明ATCC hb - 8065)、结直肠恶性腺瘤细胞系(写明ATCC三地hct - 116, - 247),和乳房腺癌细胞系(MCF-7,写明ATCC HTB-22)从美国获得类型文化集合(写明ATCC)。细胞保持rpmi - 1640年补充(100μg / ml)青霉素(100单位/毫升)和heat-inactivated胎牛血清(10% v / v)湿润,5% (v / v)有限公司₂气氛在37°C (13]。

2.2。细胞毒性评估

不同化合物的细胞毒性测试对人类肿瘤细胞使用sulforhodamine B化验(SRB)。健康的生长细胞培养在96孔细胞培养板(3000个细胞/)24小时允许附件的细胞治疗的前板,测试化合物。细胞暴露于五个不同浓度的化合物(0.01,0.1,1、10和100μ米/毫升);未经处理的细胞(控制)也补充道。一式三份的井被孵化与不同浓度72 h,随后与柠檬酸10% (w / v)固定1 h在4°C。几个洗液,细胞被沾0.4% (w / v) 10分钟SRB解决方案在一个黑暗的地方。多余的污点洗了1% (v / v)冰醋酸。干燥过夜后,SRB-stained细胞溶解tris-HCl和颜色强度测量标在540海里。可行性之间的线性关系的比例每个肿瘤细胞系和化合物的浓度进行了分析获得IC₅₀(剂量的药物,减少生存到50%)使用SigmaPlot 12.0软件(14]。

2.3。黄嘌呤氧化酶试验

这些化合物进一步评估他们的XO抑制潜在的通过测量的形成尿酸浓度在292 nm spectrophotometrically使用先前描述的方法(15]。enzyme-drug复杂的解决方案由刚做好的XO混合酶解和1.0毫升(0.5毫升)解决方案的测试化合物(在100年的浓度,50岁,25岁,12.5,6.25,和3.12μM,在DMSO溶液溶解和稀释缓冲)磷酸盐缓冲剂(1.5毫升的50 mM;pH值7.4)和孵化25°C,持续15分钟。随后,0.45毫升的黄嘌呤溶液基质添加和孵化25°C 30分钟。酶促反应是停止通过添加1毫升盐酸(1米)。别嘌呤醇作为标准,代替黄嘌呤磷酸缓冲是一片空白。XO抑制被表示为%抑制和控制相比具有以下公式:%抑制= ((Ac−) / Ac)×100 Ac表示控制样品的吸光度和处理样品的吸光度。阅读是一式三份,表示为IC₅₀±SD。集成电路₅₀值计算使用GraphPad棱镜8软件。

2.4。分子对接研究

分子对接研究使用AutoDock诉4.2.2执行确定合适的绑定模式和配体分子的构象。黄嘌呤脱氢酶的晶体结构(bdj PDB代码:3,决议:2.0)从RCSB蛋白质数据银行作为检索PDB格式(16]。所有配体的结构用ChemDraw超13.0和转换成3 d结构使用HyperChem Pro 8.0软件(http://www.hyper.com)。1.5.6 AutoDock工具(ADT)版本(http://www.autodock.scrips.edu)是利用分子对接做准备。活动网站视为刚性分子,而配体被视为灵活。使用默认参数,基于网格的对接进行了研究和对接上执行所有使用标准的配体化合物oxipurinol。从对接日志最好的结合构象被选为每个配体(.dlg)文件,并使用PyMOL进一步交互分析和发现工作室4.0可视化工具。

3所示。结果与讨论

令人鼓舞的结果的基础上1-isonicotinoyl-3-methyl-4 - [2 - (4-nitrophenyl) hydrazono] 2-pyrazolin-5-one (IC₅₀0.2 - -3.4μ米)作为一个潜在的抗癌分子,我们集中我们的注意力在优化arylhydrazono-pyrazole衍生物的抗癌潜力与不同苯基环(图替换1)。新合成的化合物1和2进行评估的抗增殖活动三个人类肿瘤细胞系,即乳腺癌(MCF-7),肝细胞癌(HepG2)和结直肠癌(hct - 116),由sulforhodamine B (SRB)测定。国储局试验是“金本位”分析,广泛用于高通量筛选项目国家癌症研究所(NCI),美国。国储局使用aminoxanthene染料,容易染色的细胞与细胞的基本氨基酸蛋白质通过绑定。国储局分析估计洗后染色的染料释放细胞化学计量质量比例的细胞。在表1,国储局的结果分析了标题化合物的抑制浓度(IC增长50%₅₀)的值。的集成电路₅₀值是由插值的剂量反应曲线。从结果,观察到的大部分新合成摘要显示优秀的适度的抗增殖活动反对三个细胞系,特别是对结直肠癌(hct - 116)。复合1有效地抑制细胞生长在IC₅₀值为17.8±0.5,4.4±0.4,4.2±0.2μ米对乳腺癌(MCF-7),肝细胞癌(HepG2)和结直肠癌细胞系(hct - 116),分别。化合物的抗癌活性1相当标准的药物阿霉素对HepG2(3.9±0.06)和hct - 116(4.4±0.04)细胞系,但MCF-7少有效的3.7倍(4.7±0.08)细胞系。复合2被发现适度有效的集成电路吗₅₀值为94.2±0.3,34.6±2.6,17.3±0.5μM对MCF-7 HepG2,分别和hct - 116细胞系。我们之前的研究表明,未被取代的苯基的导数aryldiazenyl吡唑可怜的抗增殖活动(IC₅₀> 100μ米)对所有三种细胞系(8]。这一发现表明,与电子撤回替换组如溴和硝基组显著提高的抗癌潜力aryldiazenyl吡唑衍生品。

吡唑基类似物已报告作为有前途的抗癌代理商代理通过黄嘌呤氧化酶(XO)抑制[12]。吡唑衍生物的有前途的抗癌特性1和2进一步促使我们评估他们的XO抑制活动来洞察这些吡唑衍生物的抗癌活性的机理。XO抑制活动的评估进行了spectrophotometrically通过测量在290 nm尿酸的形成。结果表明,化合物1(集成电路₅₀0.83±1.36μXO M)表现出显著的抑制,18.03倍的标准药物别嘌呤醇(IC₅₀14.97±1.61μ米)(表2),而复合2是均等的(集成电路₅₀14.50±2.25μ别嘌呤醇米)。这些结果证实了这些化合物的XO抑制作用并提出可能的XO的抗癌活性抑制的影响摘要。然而,进一步的动力学研究需要建立一个更详细的这些化合物的酶抑制模式。

鼓励的结果体外抗癌和XO抑制活性的新合成吡唑基衍生物,分子对接研究进行了使用AutoDock黄嘌呤脱氢酶(XDH)。酶XO和XDH都是可互换的形式相同的酶,称为黄嘌呤氧化还原酶(XOR),只有在时尚绑定域存在着细微的差别。牛牛奶的晶体结构与oxipurinol XDH绑定用于当前的研究和从原始PDB检索结构bdj 3, 90%相似人类肝酶(16]。Oxipurinol是一个强有力的XOR抑制剂作用降低钼离子通过紧密绑定(密苏里州^{4 +})molybdopterin代数余子式的,这是至关重要的抑制机理。此外,它与Glu802之间形成氢键,Arg880, Glu1261在酶的活性部位(图2)。这些绑定交互都和先前的报道一致。结果两种吡唑衍生物的分子对接研究透露,他们占据相同的狭窄通道,对钼中心活性部位;然而,他们不与代数余子式交互。这两个化合物的结合自由能的范围−6.1−7.6千卡/摩尔,表明足够的酶和抑制剂(表之间的关联2)。交互的关键残基的活性部位包括Leu648 Phe649, Gln767, Met770, Glu802, Arg880, Phe914, Phe1009, Thr1010, Val1011, Phe1013, Leu1014 Glu1016, Glu1261(图2)。对接的研究结果是一致的体外研究表明强烈的抑制活动针对XO的吡唑衍生物。此外,这些数据也表明,吡唑基类似物的抗癌活性可能是由于XO抑制。

与arylhydrazono-pyrazole类似物在获得有趣的结果,不同的替换了苯基环的优化模板。的类似物1和2准备通过使用前面描述的方法(8]。他们的抗增殖活动进行评估相比,未被取代的苯基衍生物(IC₅₀> 100μ米),化合物1是关于> 22折叠比其更活跃HepG2未被取代的衍生物,hct - 116细胞系。这些发现表明,电子撤回组高苯基环可能是重要的力量。此外,hct - 116是最敏感细胞株对这些吡唑基类似物。

总之,复合1成为一个有前途的抗癌剂有效预防结直肠癌细胞系(IC₅₀4.2μ米)通过黄嘌呤氧化酶抑制作用(IC₅₀0.83μ米)。结果在体外和硅片黄嘌呤氧化酶抑制活性显示抗癌活性的吡唑基类似物可能是因为XO抑制。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作被院长以来科研财务支持,哈立德国王大学(以序列。1/136/42)。

引用

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