1. 研究背景

组蛋白甲基转移酶异常表达会导致组蛋白甲基化模式失衡并促进人类癌症的发生发展。G9a（也被称作KMT1C）是第二个被报道的组蛋白甲基转移酶。研究发现，在人类多种器官来源的肿瘤细胞中均有G9a表达的上调，而抑制G9a则可抑制肿瘤的生长和转移。有研究发现，G9a在临床结直肠肿瘤组织中显著高表达，干扰或抑制G9a能诱导DNA双链断裂的发生，并伴随细胞衰老的发生，显著抑制结直肠癌细胞体内外生长，且该类抑制剂与临床结直肠癌药物伊立替康具有协同抗肿瘤作用。 因此，本研究使用基于受体虚拟筛选和基于配体虚拟筛选方法从ChemDiv数据库中筛选到了可能表现出G9a抑制活性的新化合物。

2. 实验流程

   图1 实验流程

研究选择已知抑制剂UNC0638作为提问结构，进行形状相似性筛选。然后进行分子对接，分析命中分子与靶标G9a之间的相互作用。最后对命中化合物进行结构优化、合成、活性测定，得到了一系列结构新颖的G9a抑制剂。

3. 实验结果

3.1 筛选结果

因为已有抑制剂UNC0638和G9a蛋白的晶体结构（3RJW），所以选择UNC0638在晶体结构中的构象来产生ROCS模型，然后基于形状相似性方法筛选ChemDiv数据库。进行基于形状相似性筛选前，使用OMEGA对化合物库中的化合物进行了预处理：结构优化和构象枚举。筛选命中化合物CPUY074001，该化合物与已知抑制剂的3D形状和化学特征最相似。

研究对命中的化合物进行了分子对接，观察其在活性口袋处的结合模式，并对其进行了结构改造和优化。

   图2 提问结构和命中化合物的对接结果

3.2 活性测定结果

研究对命中化合物CPUY074001进行了结构改造，并合成了一系列衍生物。然后对化合物进行抗癌细胞增殖活性和细胞凋亡实验。活性测定结果表明，化合物CPUY074020对G9a蛋白抑制活性最好，可以作为潜在先导物进行下一步结构优化。

   表1 部分衍生物的结构

4. 结论

研究使用形状相似性筛选方法从ChemDiv数据库中筛选到一个结构新颖的化合物CPUY074001，然后基于其与靶蛋白的对接相互作用进行结构改造和修饰。对新设计的CPUY074001系列衍生物进行合成，并进行活性测定，最后确定一个抑制活性较好的新型化合物CPUY074020。该化合物能有效降低癌细胞的增殖、诱导细胞凋亡，可以作为G9a蛋白的先导物进行下一步研究。

使用模块：

• OMEGA

• ROCS

参考文献：

1. Chen W L , Wang Z H , Feng T T , et al. Discovery, design and synthesis of 6H-anthra[1,9-cd]isoxazol-6-one scaffold as G9a inhibitor through a combination of shape-based virtual screening and structure-based molecular modification[J]. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2016.