《靶向PUMA蛋白小分子抑制劑作為急性輻射防護劑的研究》是依託中國人民解放軍第四軍醫大學，由陳惠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：靶向PUMA蛋白小分子抑制劑作為急性輻射防護劑的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳惠
- 依託單位：中國人民解放軍第四軍醫大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
核能、射線的套用日益廣泛，其產生的電離輻射不可避免地會造成特定人群的輻射損傷，而急性骨髓型損傷是其中最普遍的類型。目前，尚缺乏理想的高效低毒防護劑，而靶向作用一直是藥物降毒增效最有效的措施。課題組立足骨髓型損傷的根本源頭，針對細胞凋亡中至關重要的Bcl-2凋亡家族，著眼於此家族中結構特殊的促凋亡蛋白PUMA，根據其能競爭優先地結合所有抗凋亡蛋白而導致細胞凋亡的特性，擬系統研究PUMA小分子靶向抑制劑這一國內空白領域。前期已通過動力學模擬、胺基酸分析、誘餌資料庫驗證，獲得了明確的藥效團模型，並經過模擬初篩、結合能和接合界面復篩，獲得匹配度最高的化合物，擬進一步深入進行抗凋亡活性和毒性測試，遴選高效低毒的活性化合物，並對它們的結構合理化衍生，通過體內外毒性和活性研究，建立化合物結構與防護活性之間的構效關係，從而獲得PUMA抑制劑先導結構。該開創性工作將為發展靶向低毒高效的輻射防護劑提供依據。
結題摘要
骨髓型輻射損傷是機體遭受輻射後，幹細胞等發生凋亡而直接引起的。所以，立足細胞凋亡機理是輻射損傷防護研究的根本策略。PUMA作為一種競爭有力、功能強大、結構清晰的促凋亡蛋白，是輻射防護劑設計的理想靶標。抑制PUMA與抗凋亡蛋白的結合，是輻射防護研究的前沿領域。我們課題組針對PUMA的晶體結構，通過分子動力學模擬，建立了PUMA與抗凋亡蛋白結合腔，分析了PUMA上關鍵胺基酸的能量貢獻，發現了提供關鍵能量的重要胺基酸，它在蛋白結合中至關重要。根據結合腔的空間、能量特性，我們構建並篩選了藥效團模型，通過誘餌資料庫驗證了模型有效性，進而使用該明確的藥效團模型。基於此藥效團模型，我們進行了化合物庫的篩選，獲得匹配度最高的化合物結構，並從蛋白和細胞水平對篩選得到的化合物進行活性測試。獲得如下結果：1. 構建了Mcl-1-PUMA複合物的結構模型，並通過動力學模擬對其穩定性進行分析， 通過已有PUMA抑制劑結構特徵，建立了基於配體的藥效團模型；再基於配體和受體進行最佳化，該模型具有了高靈敏性和高選擇性；2.構建了Mcl-1-和化合物的複合物模型，並通過動力學分析、能量分解、FPA實驗驗證重要的胺基酸位點。3. 成功構建了過表達PUMA以及PUMA-△BH3的腺病毒,並用以上的腺病毒感染細胞遴選先導結構；4. 通過系統的有機合成，成功獲得了多種結構類型的衍生物。5. 對以上獲得衍生物進行了綜合的活性測試，獲得了高活性化合物，它們對PUMA介導的細胞凋亡具有明顯的抑制作用，當PUMA的BH3區域突變時，它們抑制細胞凋亡的活性消失，表明化合物特異性直接作用於PUMA的BH3區域。6. 對這些化合物的體內外的輻射防護進行了測試，獲得了防護作用強的小分子抑制劑。所以，本課題針對明確的PUMA蛋白靶標，進行抑制劑的篩選、衍生、活性評價、構效研究是輻射防護劑的靶向藥物研究前沿，可填補國內PUMA小分子抑制劑研究的空白。本課題將為此類藥物先導的發現和進一步理性設計提供重要的依據，為骨髓型放射損傷的高效低毒防護劑研究夯實理論基礎。
