基于結構的發現：利用體外實驗、結構-活性關系分析、計算機模擬（in silico）、對MCF-7細胞系的細胞毒性測試、DNA對接以及分子動力學（MD）模擬等方法，篩選出4-苯基-5-對甲氧基甲基-4H-1,2,4-三唑硫醚類化合物作為15-脂氧合酶抑制劑
《Bioorganic Chemistry》：Structure-guided discovery of 4-phenyl-5-
p-tolyloxymethyl-4
H-1,2,4-triazole thioethers as 15-lipoxygenase inhibitors using integrated
in vitro, structure-activity relationship,
in silico, cytotoxicity towards MCF-7 cell line, DNA docking and MD simulation methods
編輯推薦：
15-LOX抑制劑設計：新型1,2,4-三唑硫醚衍生物（6a-h）合成后顯示強抑制活性（IC50 0.53-3.67 μM），SAR表明高脂溶性增強活性，且對MCF-7細胞生長抑制及DNA結合實驗支持其作為抗炎抗癌雙效候選藥物。
迪巴·納瓦茲（Deeba Nawaz）| 布什拉·巴希爾（Bushra Bashir）| 安巴爾·伊克巴爾（Ambar Iqbal）| 艾莎·莫門（Ayesha Momen）| 穆罕默德·阿什拉夫（Muhammad Ashraf）| 阿維納什·卡卡達·阿肖克（Avinash Karkada Ashok）| 艾莎·阿扎爾（Ayesha Azhar）| 納希德·里亞茲（Naheed Riaz）
巴基斯坦巴哈瓦爾普爾伊斯蘭大學（The Islamia University of Bahawalpur）巴哈瓦爾普爾-烏爾-賈迪德校區（Baghdad-Ul-Jadeed Campus），郵編63100
摘要
15-脂氧合酶（15-LOX）由于其參與花生四烯酸的代謝，在治療炎癥性疾病和抑制惡性腫瘤方面已成為一個重要的靶點。為此，研究人員設計并合成了一系列新的15-LOX抑制劑——這些抑制劑屬于4-苯基-5-p-甲氧基-4H-1,2,4-三唑（4-phenyl-5-p-tolyloxymethyl-4H-1,2,4-triazole）的烷基/芳基衍生物（6a-h），并對其進行靶酶抑制活性測試。合成過程首先將2-p-甲氧基乙酸（2-p-tolyloxyacetic acid）轉化為相應的酯（1）、肼（2）、硫代半卡巴嗪（3）和4-苯基-5-p-甲氧基-4H-1,2,4-三唑-3-硫醇（4）。目標化合物6a-h是通過烷基/芳基鹵化物（5a-h）與4在KOH存在下反應獲得的。中間體和產物均通過先進的光譜技術進行了表征。實驗數據顯示，這些化合物具有顯著的15-LOX抑制活性（IC50范圍為0.53±0.11至3.67±0.28 μM）。結構-活性關系（SAR）分析表明，親脂性更強的化合物表現出更強的抑制效果。此外，這些化合物對血液單核細胞無毒性。其中化合物6g在MCF-7乳腺癌細胞株中的IC50值為5.32 μM，其次是6f、6d和6b，其抑制效果優于槲皮素。藥效學研究也證實了這些化合物的良好成藥性。體外實驗結果與體內數據一致。DNA對接分析顯示這些化合物能夠與NF-κB信號通路成分結合，提示它們可能在基因調控中發揮作用。總體而言，這類1,2,4-三唑硫醚化合物具有潛在的雙重作用機制，有望用于治療慢性炎癥和癌癥。
引言
脂氧合酶（LOXs，E.C. 1.13.11.12）是一類非血紅素鐵依賴性的雙加氧酶，能夠將分子氧引入多不飽和脂肪酸（PUFAs），生成多種生物活性脂質介質，這些介質參與多種病理生理過程，如炎癥、免疫監視和腫瘤發生[1]、[2]。人類體內存在多種類型的LOX，例如5-LOX和12/15-LOX，它們可以在花生四烯酸（AA）的5位、12位或15位進行氧化，生成羥基過氧化物。人類5-LOX的催化位點與15-LOX具有相似的氨基酸結構[3]、[4]、[5]。特別值得關注的是15-LOX同酶系統（15-LOX-1和15-LOX-2），它們在花生四烯酸和亞油酸的氧化代謝中起核心作用，分別生成15-羥基二十四碳四烯酸（15(S-HpETE）和13-羥基十八碳二烯酸（13(S-HpODE）。這些羥基過氧化物進一步轉化為15(S-HETE和13(S-HODE[3]、[6]、[7]、[8]。特別是13(S-HODE，已被證實與癌癥的發生密切相關[9]、[10]、[11]。在乳腺癌研究中，15-LOX的作用既有保護作用也有促進作用[12]、[13]、[14]。該酶的調控機制復雜，涉及細胞因子網絡（如IL-4和IL-13）、配體結合的激素受體、活性氮物種以及鈣敏感的轉位機制[15]。飲食中的PUFAs比例、氧化還原狀態以及環加氧酶（COXs）的相互作用會進一步影響腫瘤微環境（TME）中15-LOX的表達和催化活性[16]、[17]。
13(S-HODE和15(S-HETE還作為細胞內第二信使發揮作用。在腫瘤發生階段，13(S-HODE通過激活JAK/STAT6通路、表觀遺傳調控以及過氧化物酶體增殖激活受體-γ（PPAR-γ）參與腫瘤發生[18]。在腫瘤發展階段，它們通過MAPK/ERK和PI3K/Akt通路誘導增殖和抗凋亡信號[18]。此外，13(S-HODE還能通過caspase-3/7誘導細胞凋亡[19]、[20]。這些通路突顯了LOX代謝物在腫瘤發生和進展中的多重作用。在轉移過程中，12(S-HETE調節的NF-κB信號通路促進了淋巴管侵襲[21]。13(S-HODE與15(S-HETE的比例變化會通過干擾E-鈣粘蛋白（E-cadherin）的平衡促進EMT（細胞外基質）的形成，從而增強腫瘤的轉移能力[22]。除了腫瘤細胞外，15-LOX相關的信號通路還影響腫瘤微環境（TME），例如髓源性抑制細胞（MDSCs）中CREB（cAMP反應元件結合蛋白）的激活可促進腫瘤的免疫逃逸和轉移[23]、[24]。綜上所述，15-LOX代謝物在乳腺癌的起始、進展和轉移過程中起著關鍵作用。
化學
在本研究中，按照方案1描述的方法合成了一系列新的1,2,4-三唑硫醚（6a-h）。化合物6a（3-乙基硫代-4-苯基-5-p-甲氧基-4H-1,2,4-三唑）以白色無定形固體形式獲得，產率為93%（熔點：100-103°C）。其官能團通過紅外光譜（IR）得到確認，特征吸收峰位于3028（Ar-H）、2931-2870（C-H）、1617-1563（Ar-C=C, C=N）和1167-1115（C-O, C-N, C-S）波長。1H-NMR譜也證實了其烷基結構。
總體討論
本研究成功設計并評估了一系列新型4-苯基-5-p-甲氧基-4H-1,2,4-三唑硫醚作為強效的15-LOX抑制劑。所有衍生物（6a-h）均表現出顯著的15-LOX抑制活性，IC??值處于微摩爾級別，優于巴卡林（baicalein）和槲皮素（表2，圖3）。其中化合物6d、6f、6g和6h的抑制效果最為顯著，這可能與它們的疏水性有關。
結論
本研究設計并合成了一系列具有強效15-LOX抑制活性的4-苯基-5-p-甲氧基-4H-1,2,4-三唑硫醚衍生物，并對其進行了生物活性評估。所有合成化合物的IC50值顯示：6d > 6b > 6f > 6a > 6e > 6c > 6g > 6h。這些結果表明，這類化合物在抑制15-LOX和抑制MCF-7細胞生長方面具有潛力。
化學試劑和材料
所有使用的烷基鹵化物和苯異硫氰酸酯均來自Sigma-Aldrich公司。肼水合物（80%）購自E. Merck公司。氫氧化鈉、氫氧化鉀、甲醇、乙醇、n-己烷、乙酸乙酯、丙酮、氯仿、四氯化碳、碳酸鈉、鹽酸和硫酸均來自本地供應商，均為分析級。1H-NMR和13C-NMR譜在Bruker儀器上以100 MHz和400 MHz頻率記錄。
CRediT作者貢獻聲明
迪巴·納瓦茲（Deeba Nawaz）：負責撰寫、審稿與編輯、方法學設計、數據分析。
布什拉·巴希爾（Bushra Bashir）：負責撰寫、審稿與編輯、方法學設計、數據分析。
安巴爾·伊克巴爾（Ambar Iqbal）：負責撰寫、審稿與編輯、數據可視化、軟件應用、方法學設計。
艾莎·莫門（Ayesha Momen）：負責撰寫、審稿與編輯、數據可視化、軟件應用。
穆罕默德·阿什拉夫（Muhammad Ashraf）：負責撰寫、審稿與編輯、原始草稿撰寫、項目監督、數據分析。
資助
本研究為自主資助項目，未使用任何外部資金。
利益沖突聲明
作者聲明沒有已知的可能影響本文研究的財務利益或個人關系。
致謝
作者感謝巴基斯坦費薩拉巴德國家生物技術和基因工程研究所（NIBGE）的同事們在MCF-7細胞實驗和顯微照片處理方面的幫助。同時感謝Sara Mujtaba在引用格式調整和手稿審查方面的協助。
