开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）
组蛋白的翻译后修饰（Posttranslational modifications，PTMs）可通过影响DNA键合、蛋白质之间的相互作用调节一系列的细胞生理过程在基因的表达中发挥关键作用。其中，对赖氨酸残基的乙酰化作用（ε-Nacetylation of lysine residues, Kac）是最显著的翻译后修饰方式。赖氨酸残基的乙酰化作用由组蛋白乙酰化酶（Histone aceyltransferase,HAT）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(Histone deactylases, HDAC)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) ，而BRDs也是目前已知的唯一能对赖氨酸乙酰化物特异性识别的蛋白。鉴于翻译后修饰作用在基因表达中的重要作用，能阻断赖氨酸乙酰化物与BRDs特异性结合的小分子化合物近年来逐渐成为研究热点。组蛋白乙酰化是调节基因转录进程的核心表观遗传修饰。组蛋白赖氨酸的N端乙酰化或去乙酰化修饰可改变染色质的区域结构，从而调控基因的转录激活和抑制。人们已在多种肿瘤中发现组蛋白赖氨酸乙酰化程度异常并最终产生致癌性的现象7。近年来，肿瘤发生发展过程中的组蛋白乙酰化调控机制，尤其是有关组蛋白乙酰化识别机制的研究取得了突破性进展。其中，以含有双Bromodomain结构域的BET（bromodomain and extraterminal protein）蛋白家族的抗肿瘤研究进展最为迅速8。Bromodomain是迄今为止发现的唯一特异性识别组蛋白末端肽乙酰化位点的蛋白结构域，分布于8个家族的46种蛋白中。因Bromodomain的序列不同，各种蛋白能够识别不同的组蛋白底物，从而能够完成对复杂的组蛋白乙酰化识别网络的精准调控。破坏识别调控网络可能影响癌基因或者抑癌基因的转录表达，从而诱导肿瘤的发生发展 。
BET蛋白是重要的基因转录共调控因子，它含有的Bromodomain结构域可特异性识别组蛋白末端ε-N乙酰化的赖氨酸位点。人源BET蛋白存在BRD2、BRD3、BRD4和BRDT四种亚型。越来越多的研究显示，BET蛋白家族成员在肿瘤的发生发展过程中发挥了重要作用。BET蛋白与多种肿瘤存在密切联系，尤其在一些至今难以治愈或者尚无有效治疗手段的肿瘤中具有重要作用，一定程度上突出了BET蛋白的抗肿瘤研究的必要性和紧迫性。尽管BET蛋白与肿瘤密切相关，但是其基于Bromodomain的组蛋白乙酰化识别机制参与调控肿瘤进程的作用机理仍不够清晰，这也是本研究试图解决的核心科学问题。由于Bromodomain是BET蛋白的其中一个结构域，因此整体剔除细胞内BET蛋白无法用于研究Bromodomain的特有功能。另一方面，BET家族成员自身具有不同的组织分布和生物功能。特别是，BET蛋白中的两个Bromodomain具有不同的底物识别能力，这些都表明BET蛋白介导的组蛋白乙酰化识别调控本身可能是一项复杂性工程。以Bromodomain为目标，设计对其他Bromodomain蛋白家族以及BET家族内成员具有选择性的BET蛋白抑制剂将有助于解析BET蛋白在肿瘤发生发展中的作用机理，从而为以BET蛋白为靶标的抗肿瘤研究提供坚实的理论基础。
本课题拟在通过合理药物设计，得到小分子BET抑制剂。基因表达的表观遗传调控是一个动态的和可逆的过程，建立正常的细胞表型，也有利于人类疾病。在分子水平上，表观遗传调控涉及DNA的分层共价修饰和蛋白质包裹的DNA，如组蛋白。在这里，我们回顾了关键的蛋白质家族，通过组蛋白，包括组蛋白脱乙酰基酶，蛋白质的甲基，赖氨酸去甲基化酶，溴区包含蛋白和结合到甲基化组蛋白的蛋白质的乙酰化和甲基化介导的表观遗传信号。
本研究将采用定向分子碎片虚拟筛选技术，以期发现更有价值的新型选择性BRD抑制剂，并以此为探针研究BRD蛋白在肿瘤细胞中作用机理，然后选取最具潜力的选择性抑制剂为先导结构进行药物化学研究，以获得具有自主知识产权的临床前抗肿瘤候选药物。包含内容有：选择性BRD4抑制剂的的发现，以最新发现的分子结合模式和选择性分析结果，完善定向分子碎片虚拟筛选技术，发现更多满足各结合热区结合要求的片段，同时采用碎片拼装和生长法合理生成目标化合物。根据前期构效关系和选择性研究，在前期已发现的选择性抑制剂基础上，采用基于结构方法，进行适当的分子改造，合理设计目标化合物。对所设计的目标化合物进行化学合成。对所合成的化合物进行生物活性研究，测定化合物对BRD蛋白的抑制活性，测定化合物对BRD蛋白的选择性，测定化合物对体外抗肿瘤细胞生长抑制活性，选取BRD 选择性和体外抗肿瘤活性较好的化合物，测定体内抗肿瘤活性。结合理论计算方法，进行构效关系和选择性的深入研究；并对高活性且高选择性化合物和BRD蛋白的结合模式进行分子动力学模拟预测。BRD蛋白在肿瘤细胞中作用机理研究。研究BRD抑制剂对肿瘤细胞的细胞周期进程的影响。研究BRD抑制剂对肿瘤细胞中特征性高表达癌基因的转录的影响。
在这里，我们回顾了关键的蛋白质家族，通过组蛋白，包括组蛋白脱乙酰基酶，蛋白质的甲基，赖氨酸去甲基化酶，溴区包含蛋白和结合到甲基化组蛋白的蛋白质的乙酰化和甲基化介导的表观遗传信号。这些蛋白质家族正在成为成药类酶和成药类蛋白质 - 蛋白质相互作用结构域的。在这篇文章中，我们将主要讨论目标化合物BRD抑制剂的化学合成及合成路线的修饰改进。
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