《Journal of Molecular Structure》：Synthesis, biological evaluation, and molecular docking analysis of novel 1,4-naphthoquinone-benzamides as anti-cancer agents
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本研究合成了一系列新型2-氨基-1,4-萘醌-N-烷基/芳基苯酰胺衍生物（5a-n），并评估其抗癌活性。其中5a对A549和MCF-7癌细胞IC50分别为11.4和13.9 μM，优于其他衍生物，且选择性高（MRC-5 IC50为72.7 μM）。分子机制研究表明5a通过G0/G1期阻滞和诱导凋亡发挥作用，并与PI3K及caspase-8结合位点有潜在相互作用。
Hamed Vosoughi Motlagh | Mina Emami | Mohammad Hosein Sayahi | Manica Negahdaripour | Navid Dastyafteh | Younes Ghasemi | Mohammad Reza Gohari | Mehdi Asadi | Bagher Larijani | Mohammad Reza Mohajeri-Tehrani | Mehdi Abedi | Zahra Pakrouh Jahromi | Said Mahmoud Sajjadi-Jazi | Mohammad Mahdavi | Massoud Amanlou | Sara Ranjbar
伊朗德黑兰医科大学药学院药物化学系
摘要
本研究合成了新的2-氨基-1,4-萘醌-N-烷基/芳基苯甲酰胺衍生物（5a-n），并使用MTT实验评估了它们对两种人类癌细胞（A549和MCF-7）以及正常人类细胞（MRC-5）的细胞毒性。化合物5a在对抗A549和MCF-7细胞时表现出比其他衍生物更强的细胞毒性，其IC50值分别为11.4 ± 2.7 μM和13.9 ± 1.1 μM。其抗肿瘤活性与顺铂相当。此外，5a对癌细胞系的选择性优于MRC-5（IC50 = 72.7 ± 3.2 μM）。进一步的研究表明，5a能够有效导致A549细胞在G0/G1期停滞并诱导细胞凋亡。还进行了分子对接研究，以评估5a与磷脂酰肌醇3-激酶和caspase-8结合位点的潜在相互作用。这些发现为萘醌衍生物作为抗癌剂的进一步开发提供了新的见解。
引言
癌症是全球主要的公共卫生问题之一。每年，癌症的发病率和死亡率都在持续上升[1]。据估计，到2030年，新发癌症病例将达到约1310万例[2]。化疗是治疗各种类型癌症的传统方法；然而，它存在显著的缺点，如药物耐药性、在血液中的快速清除以及严重的毒性[3]。因此，迫切需要发现毒性较低的新型有效化疗药物。
1,4-萘醌是一种具有生物活性的药效团，存在于多种天然和合成化合物中。值得注意的是，它是某些常用抗癌药物（如多柔比星和道诺比星）的核心结构单元（图1）。1,4-萘醌通过多种分子机制诱导癌细胞死亡，例如抑制拓扑异构酶II、STAT3和NF-κB信号通路、调节肿瘤抑制因子p53、通过活性氧（ROS）的形成诱导细胞凋亡和DNA损伤[4,5]。紫草素（图1）是从Lithospermum erythrorhizon的根中提取的1,4-萘醌衍生物。它通过多种机制表现出抗肿瘤效果，包括抑制癌细胞增殖、诱导细胞凋亡以及使胆囊癌细胞停留在G0/G1期[6]。此外，紫草素还被证明可以减少侵袭和迁移[7]、抑制血管生成[8]并干扰癌细胞的糖酵解[9]。研究表明，紫草素通过Ras/MAPK和PI3K/AKT通路诱导肾癌细胞凋亡[10]。其他研究报道，紫草素可以抑制多种肿瘤细胞中的磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）活性[11]。 plumbagin（图1）通过ROS介导的线粒体膜电位破坏和抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路诱导黑色素瘤细胞凋亡[12,13]。此外，plumbagin通过靶向硫氧还蛋白还原酶、ROS介导的DR5表达上调、激活caspase-8、抑制cFLIP表达、降低Bcl-2/Bax比例以及影响NF-κB信号通路来抑制白血病细胞的增殖并诱导细胞凋亡[13]。在合成的1,4-萘醌衍生物中，2-苯氨基-1,4-萘醌因其抗癌潜力而被广泛研究[[14], [15], [16], [17], [18]]。一些苯氨基取代的衍生物I（图1）对A549癌细胞表现出抗肿瘤特性，其IC50范围为27.9至148.5 μM[14]。
在本研究中，合成了新的2-氨基-1,4-萘醌-N-烷基/芳基苯甲酰胺5a-n（图1），并研究了它们对癌细胞系的体外抗癌效果。选择最具活性的衍生物进行进一步的生物学评估，包括细胞周期分析和细胞凋亡研究。最后，进行了分子对接研究，以探讨最显著化合物的潜在结合模式和配体-靶标相互作用。
合成方法
合成
所需化合物5a-n的合成过程如方案1所示，其结构见表1。所需的起始材料2-氨基-N-烷基/芳基苯甲酰胺3a-n是通过异酸酐1和相应的胺2a-n在室温下的水反应获得的。然后，在乙酸中加入催化量的醋酸铜(II)，使2-氨基-N-烷基/芳基苯甲酰胺3a-n与1,4-萘醌4发生氧化加成反应，从而得到目标化合物
结论
合成并表征了一系列新的2-氨基-1,4-萘醌-N-烷基/芳基苯甲酰胺，并评估了它们的抗癌效果。研究表明，大多数化合物对A549和MCF-7癌细胞具有细胞毒性，IC50值介于11.4至68.3 μM之间。其中，异丁基苯甲酰胺衍生物5a对A549和MCF-7的细胞毒性最强，其IC50值分别为11.4 ± 2.7 μM和13.9 ± 1.1 μM。
化学品和仪器
所有化学品均购自Sigma-Aldrich（密苏里州圣路易斯），未经进一步纯化即可使用。反应通过MERCK预涂硅胶60-F254（0.5 mm）铝板上的薄层色谱（TLC）进行检测。熔点在Kofler热台设备上测量，未进行校正。红外光谱使用Nicolet FT-IR Magna 550光谱仪（KBr盘）收集。核磁共振（NMR）光谱在Bruker NMR光谱仪上获得
作者贡献声明
H. Vosoughi Motlagh：进行实验；分析和解释数据；撰写论文。M. Emami：进行实验；分析和解释数据。M. H. Sayahi：进行实验；分析和解释数据；撰写论文。M. Negahdaripour：分析和解释数据。N. Dastyafteh：进行实验；撰写论文。Y. Ghasemi：分析和解释数据；提供试剂、材料、分析工具或数据。M. R. Gohari：
资助声明
本研究得到了伊朗设拉子医科大学研究副校长办公室的支持（项目编号：29206）。
CRediT作者贡献声明
Hamed Vosoughi Motlagh：撰写初稿、方法学、数据分析。
Mina Emami：数据分析、数据管理。
Mohammad Hosein Sayahi：方法学、数据分析。
Manica Negahdaripour：实验研究、数据分析。
Navid Dastyafteh：撰写初稿、方法学、数据管理。
Younes Ghasemi：资源协调、方法学、资金获取。
Mohammad Reza Gohari：验证、方法学。
Mehdi Asadi：方法学、数据管理。
Bagher Larijani：资源协调、数据管理。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
