β-咔啉类生物碱是一类吡啶骈[3,4-b]吲哚环类化合物。自1841年从Peganum harmala中提取出第一个β-咔啉生物碱化合物以来,越来越多的天然β-咔啉类生物碱及其衍生物被人们发现。β-咔啉生物碱因其来源广泛,结构多样具有广谱且出色的生物活性而备受关注。大量研究表明,β-咔啉类生物碱能与癌症靶标如与DNA,酶(GPX4,topoisomerases,kinase),蛋白(tubulin,ABCG2,BRCP1)进行相互作用从而发挥抗癌活性。本文设计思路是基于前期课题组关于β-咔啉二聚体的合成及其活性研究工作的基础上,预计合成一系列未见报道的N~9-N~(9′)位烷基链接的β-咔啉二聚体。测试其对人乳腺癌细胞(MCF-7)的体外活性BMN 673,初步总结这一系列化合物的构效关系。筛选出高活性的β-咔啉化合物,并通过网络药理学和分子对接等手段初步探究高活性β-咔啉二聚体化合物抗乳腺癌的作用机制和关键靶标。相关结果如下:1.以L-色氨酸,L-色氨酸甲酯盐酸盐,5-甲氧基色胺三种原料经过Pictet-Spengler反应,氧化脱氢,溴取代等步骤合成了34个β-咔啉类衍生物,其中β-咔啉单体14个,β-咔啉二聚体20个。β-咔啉化合物单体结构特征是基于β-咔啉母核分别在C-3位引入酯基,C-6位引入甲氧基,以及在C-1位进行不同的烷基取代和芳香基取代。β-咔啉化合物二聚体是将2分子经过结构修饰的单体用二溴烷烃在N~9-N~(9′)位链接合成,并经过~1H NMR,~(13)C NMR来进行结构确证。2.采用CCK-8法测试了34个化合物在10μM浓度下对人乳腺癌细胞MCmonoterpenoid biosynthesisF-7的体外抑制率,并分别设置空白对照和阴性对照。测试结果表明此系列化合物对受试细胞均具有不同程此网站度的抑制活性。其中化合物M12,M13,D10,D15,D19对受试细胞的抑制率在80%以上,化合物M8,M10,D9,D14对受试细胞的抑制率接近80%。初步构效关系分析表明:在单体化合物中,β-咔啉母核结构的C-1位引入取代基有利于增加化合物的活性,其中芳香类取代基比烷基类更好;C-3位的酯基和C-6位的甲氧基能增加化合物对人乳腺癌细胞的抑制活性;而在二聚体与单体的比较上,发现二聚后的化合物的活性大部分高于对应的单体。3.以活性最好的化合物D10为样本,利用网络药理学和分子对接技术从Swisstarget,Targetnet,Genecards,Omim等数据库中筛选出化合物D10抗乳腺癌的潜在作用靶点四个,分别为m TOR,AKT1,CCND1,ERBB2。GO富集分析实验中BP富集分析结果显示化合物D10抗乳腺癌的生物学进程主要是生殖结构发育和生殖系统发育。MF分析表明化合物抗乳腺癌的分子功能主要是在蛋白的丝氨酸,苏氨酸,酪氨酸激酶活性以及丝氨酸,苏氨酸激酶活性。CC分析表明化合物抗乳腺癌的细胞组分主要是膜伐和膜微区。KEGG富集分析结果表明化合物D10主要是通过调控癌症通路来发挥抗乳腺癌活性。利用Kaplan-Meier Plotter数据库分析核心靶基因表达与乳腺癌患者生存期的关系。结果表明m TOR,ERBB2,CCND1这三种基因高表达的患者的生存期显著高于这三种基因的低表达者。而AKT1基因的表达量与患者生存期基本无关。综上所述,本实验合成的一系列具有抗乳腺癌活性的β-咔啉化合物,丰富了β-咔啉的结构多样性。并利用网络药理学和分子对接初步探究了高活性β-咔啉化合物抗乳腺癌的作用机制研究,为β-咔啉类化合物抗乳腺癌的进一步机制研究打下基础。