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组蛋白去乙酰化酶(HDACs)调节细胞中某些基因的表达和一些调节因子的活性,其过度表达与肿瘤发生密切相关。组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACIs)可以诱导肿瘤细胞生长停滞、分化和凋亡,是一种有前景的治疗表观遗传异常引起癌症的药物。目前发现人类HDACs有18个亚型,可分为四大类,其中Ⅰ类(HDACl-3,8)和Ⅱ类(HDAC4-7,9,10)是Zn2+依赖型蛋白酶与肿瘤发生有关,是目前癌症药物靶标研究的热点。通过X-射线衍射第一个被解析的是细菌的HDLP(HDAC类似蛋白),随后人类HDAC2、HDAC4、HDAC7、HDAC8和细菌的HDAH (HDAC6类似蛋白,同源性30%)的晶体结构被陆续解析,但抑制剂对酶抑制活性的不同以及对HDACs亚型选择性的原因还不明确。从结构上看,抑制剂的金属结合区决定着抑制剂的活性,表面识别区对抑制剂活性和选择性有着重要的影响。本文通过计算机辅助药物设计技术并结合液相多肽合成的手段研究了金属结合区和表面识别区对环肽类HDACIs抑酶活性及选择性的影响,设计合成具有高活性和高选择性的HDACIs。(1)用分子对接和动力学模拟的方法对不同种类的环肽类HDACIs的金属结合区、表面识别区进行分析。结果表明,金属结合区为异羟肟酸基团的HDACIs具有最好的抑酶活性；表面识别区的第2位氨基酸的疏水性只影响抑制剂的活性,不影响其选择性；第3位氨基酸可能对抑制剂的选择性有着重大影响。(2)结合以上分析结果,以天然HDACI环四肽类HC-Toxin为前体物,结合cyclo(-L-Asu(NHOH)-Aib-L-Phe-D-Pro-)的结构,将金属结合区环氧酮替换为异羟肟酸基团,用L-Ac5(or L-Ac6)替换L-Phe,考察表面识别区第3位氨基酸疏水性及侧链脂肪链长度对抑制剂活性和选择性的影响。采用液相合成方法合成了两个环四肽类HDACIs,其序列为：cyclo(-L-Asu(NHOH)-Aib-L-Ac5-D-Pro-)(HDACI15)和cyclo(-L-Asu(NHOH)-Aib-L-Ac6-D-Pro-)(HDACI16)。HPLC和质谱检测结果显示与目标化合物一致,纯度均为98%。CD谱图分析表明HDACIs1,15-16具有相似的构象。HDACIs对HDACl, HDAC4和HDAC6的酶抑制活性结果表明,抑制剂的IC50值在纳摩尔范围,具有较好的抑酶活性,抑制剂对HDACl和HDAC4的活性高于HDAC6的,显示出了一定的选择性(HDACI15:HDAC6/HDACl=7.9,HDACI16:HDAC6/HDACl=12.2);其中表面识别区第3位氨基酸侧链将芳香环替换为脂肪链环四肽仍然具有较高活性,并且其长度为4个CH2时HDACI16活性和选择性较好。结合抑制剂的抑酶活性,抑制剂的分子对接结果表明：抑制剂表面识别区的第3位氨基酸对抑制剂的选择性和活性影响很大；抑制剂对HDAC6活性低、选择性差是因为HDAH的酶口袋口较窄,且酶活性口袋边缘的氨基酸疏水性没有HDAC2和HDAC4的强。