NF-κB信号转导途径的植物环肽RAs新类型小分子探针作用机制研究

NF-κB信号通路参与炎症、细胞生长凋亡、肿瘤发生发展等生物效应，是细胞活动重要通路。发现不少抑制剂并有新药，但特异性、强活性、靶标明确天然抑制剂不多。植物环肽RAs只在茜草属植物发现，结构独特。前期从小红参获得系列环肽和大量RA-V，发现它抗肿瘤活性强，作用于NF-κB通路，是该通路新型天然抑制剂，活性与合成物PS341相当，强于大多天然抑制剂，但机制不清。拟用化学和生物医学交叉方法，开展小红参等4种茜草属植物环肽研究和主要活性环肽富集，通过与NF-κB通路活性及相关抗肿瘤、抗炎和抗病毒活性筛选，发现新活性环肽，从NF-κB通路密切相关IKK复合体上游、IKK复合体、IKK与细胞核之间和细胞核内四个层次，开展作用机制研究，发现RAs在该通路作用靶标，分析构效关系及作用位点。将提供该通路特异性、强活性、结构独特新型调控小分子探针，及该通路相关疾病如肿瘤等治疗新分子，具有重要学术和应用价值。

背景：NF-κB信号通路参与炎症、细胞生长凋亡、肿瘤发生发展等生物效应，是细胞活动重要通路，特别在恶性肿瘤细胞中常高表达，促进肿瘤转移，影响细胞周期等。已发现一些该通路抑制剂，有被FDA批准上市的药物蛋白酶体抑制剂PS341（Bortezomib），用于治疗血液病和实体瘤。但特异性、强活性、靶标明确天然抑制剂不多。植物环肽RAs是一类双环环六肽，结构独特，主要存在于茜草科茜草属植物中，已报道30个，具较强的体内外抗肿瘤活性，但作用机制和靶点不明确。前期我们从小红参获得一些环肽如RA-V，发现它抗肿瘤活性强，作用于该通路，但机制不清。研究内容：完成了五种茜草属植物（小红参、大叶茜、金剑草、多花茜草和茜草）的环肽分离、鉴定、富集、合成，通过NF-κB通路活性及相关抗肿瘤、抗炎和抗病毒相关活性筛选，发现活性RAs，开展活性最强的RA-V的该通路作用机制研究，发现其作用靶标，在与该通路密切相关的其它作用机制研究也有新突破。主要结果：分离和合成约100个RAs，其中2个新骨架RAs和80个新RAs及其衍生物，富集6个克级以上的RAs。活性筛选发现RA-V对多种肿瘤细胞株的IC50值约为10 nM，具抗病毒活性，无抗炎和抗HIV活性。利用荧光素酶报告基因检测了NF-κB通路抑制活性，发现9个活性RAs，其中活性最强的是RA-V，IC50约为65 nM，其活性与阳性对照合成物PS341相当。应用荧光素酶报告基因法、Real time PCR检测该通路下游相关基因mRNA变化、Western blot 检测该通路相关蛋白变化、免疫荧光、免疫沉淀、过表达、探针分子等明确RA-V的活性和作用区间，最后发现并通过内源/外源/酶活证明其作用靶标是TAB2/TAK1。还发现RA-V 是Hedgehog和Hippo信号通路的天然新型强抑制剂，并阐明其细胞凋亡和抑制血管生成的新作用机制。最后还进行了具有统计学意义的DNA芯片筛选，对上述实验结果提供了佐证。发表或接受发表标注SCI论文33篇，专著章节2个，授权专利2个，分别组织大型国内和国际学术会议各1次，在国内外学术会议上进行了10多次主要交流。培养1名博士后、4名博士生和1名硕士生。意义：RA-V是一个NF-κB通路新型强活性天然小分子探针，呈现的多种途径干预肿瘤细胞信号通路的新作用机理对其抗肿瘤新药的研究具有重要学术价值和应用前景。