《小分子探針控制下腫瘤細胞中HDAC信號傳導的研究》是依託北京大學，由李笑宇擔任負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：小分子探針控制下腫瘤細胞中HDAC信號傳導的研究
- 項目負責人：李笑宇
- 依託單位：北京大學
- 項目類別：重大研究計畫
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
HDAC (組蛋白去乙醯化酶) 作為細胞中控制信號傳導的核心蛋白質之一，在多種惡性腫瘤異常表達，破壞細胞內蛋白質的穩態平衡，成為腫瘤耐藥性和侵襲性的分子基礎之一。雖然HDAC異常表達與多種癌症之間的功能關係已確立，但是其參與信號傳導的機理在很多方面仍然未知。其中一個重要原因是HDAC的生物功能需要通過形成蛋白質複合體來實現。發展研究HDAC複合體的組成，及其動態過程的相應探針技術，是分子醫學中的一個前沿領域。本項目以小分子HDAC抑制劑為探針，引入一種新穎的技術：DNA模板控制；通過DNA模板賦予小分子探針對HDAC及蛋白質複合體的探測，捕獲，動態成像的能力，對細胞凋亡信號傳導過程進行調控。為闡明HDAC及其複合體的分子機理，在腫瘤細胞中的病理，發現新的藥物靶點，開發新穎抗癌藥物，進行探索和研究。
結題摘要
小分子作為探針，調控細胞中信號傳導通路，是化學生物學中的重要方法。準確地識別探針和蛋白質之間的相互作用，是理解分子探針生物活性和分子機理的基礎。現有探針技術存在著靈敏度，選擇性和探針設計等方面的局限性。本項目通過模板控制原理，將小分子和DNA結合，發展了一種新穎的分子探針技術：DNA-Programmed Affinity Labeling (DPAL)。DPAL 使用DNA雙探針系統，將小分子和蛋白質的結合與對蛋白質的標記分離開來，有效地解決了標記基團對與蛋白質結合的影響，使探針的設計大大簡化。DPAL被套用於多種小分子的靶點識別工作，顯示出非常高的靈敏度和專一性。利用DNA鹼基序列的選擇性，我們實現了多元化的靶點識別；進一步將DPAL套用到蛋白質-DNA相互作用，成功地識別了和特定DNA序列結合的轉錄因子蛋白。對於傳統光交聯探針來說，由於光交聯基團對於蛋白質-DNA之間相互作用的影響，而無法識別相應的轉錄因子。DPAL的引入從根本上解決了這個問題。第二，通過合作，我們完成了對於特拉唑嗪的新靶點和機理的研究工作。特拉唑嗪是一個常用降血壓藥物。我們發現其具有在敗血症中抑制細胞凋亡和器官衰竭的功能。研究證明該活性不是來自於其已知靶點1-腎上腺素受體。我們通過DPAL識別了其新靶點pgk-1，並且解釋了特拉唑嗪激活pgk-1，促進糖酵解，激活HSP90，從而抑制細胞凋亡的分子機理。在pgk-1過表達小鼠模型中也驗證了這一機理。我們對特拉唑嗪進行了結構改造，成功地消除了它對於已知老靶點1-腎上腺素受體的拮抗作用，但是仍然保持了對新靶點pgk-1的激活能力。這樣就為進一步將特拉唑嗪發展成新型抗敗血症藥物，實現老藥新用，奠定了化學基礎。同時，我們所發現的特拉唑嗪對於pgk-1下游細胞凋亡信號傳導通路的調控，為基於pgk-1和糖酵解的相關小分子探針設計和套用，提供了一種新穎的探索途徑。第三，我們進行了利用DPAL 進行研究小分子探針和蛋白質相互作用的工作。其中包括天然產物motuporamine 的靶點識別，以及基於小分子抑制劑的腫瘤細胞中HDAC蛋白質複合體的研究工作。本項目的研究成果提供了一種新穎的分子探針技術。利用DPAL進行的靶點識別工作不但闡明了小分子探針的機理，這些成果還為本項目的進一步延伸，進行更加深入的藥物化學的研究提供了良好起點。
