Nedd4泛素连接酶小分子化合物抑制剂的筛选和抗肿瘤活性研究

Nedd4 ubiquitin ligase is highly expressed in prostate cancer, bladder cancer and other malignant tumors. As an oncogene, it plays an important role in tumorigenesis. Our previous study showed that knock down the expression of Nedd4 in DU145 can inhibit cell proliferation and promote apoptosis. Nedd4 ubiquitin ligase has the enzymatic property of substrate specificity. Therefore, it could be a new target for effective treatment of tumors. Using bioinformatics methods, we designed and synthesized 214 kinds of Nedd4 small molecule inhibitors in our previous work. In this study, we will use in vitro screening model to screen Nedd4 small molecule inhibitors, and then we will analyze their impacts on cell proliferation, apoptosis and autophagy, as well as investigate their structure-activity relationships and molecular mechanisms of anti-tumor. Lastly, we will study their anti-tumor activity in vivo. These studies will provide theoretical and physical basis for getting specific and effective anti-tumor drug.

Nedd4泛素连接酶在前列腺癌和膀胱癌等多种恶性肿瘤中高表达，它作为一种原癌基因在肿瘤的发生、发展过程中发挥重要作用。我们前期研究表明，下调前列腺癌DU145细胞中Nedd4的表达可以抑制肿瘤细胞的增殖并促进细胞凋亡，而且Nedd4泛素连接酶具有与底物特异结合的酶学特性。因此，Nedd4有望成为治疗肿瘤的理想新靶点。我们利用生物信息学方法，以Nedd4为靶点，设计并合成了214种Nedd4小分子化合物抑制剂。本项目将通过建立的体外筛选模型筛选有效抑制Nedd4泛素连接酶活性的小分子化合物；研究Nedd4小分子抑制剂对肿瘤细胞增殖、细胞凋亡和细胞自噬的影响，并深入探讨其抗肿瘤活性的构效关系和分子机制；研究Nedd4小分子抑制剂的体内抗肿瘤活性和作用机制。本项目将为获得特异性强、毒副作用小、药效好的抗肿瘤新药提供理论依据和实物基础。

Nedd4泛素连接酶在前列腺癌和膀胱癌等多种恶性肿瘤中高表达，它作为一种原癌基因在肿瘤的发生、发展过程中发挥重要作用。本项目利用建立的Nedd4小分子抑制剂体外筛选体系，对小分子化合物进行筛选。结果发现，小分子化合物1-9可以抑制E3 泛素连接Nedd4与E2泛素结合酶UbcH5c的相互作用，进而抑制Nedd4泛素连接酶活性。进一步为了得到更有效的Nedd4抑制剂，本项目对1-9号小分子化合物进行结构改造，并进一步筛选得到三种效果较好的Nedd4小分子抑制剂（108-1、108-2、112-1），其中，化合物112-1为最有效的Nedd4小分子抑制剂。MTT实验发现，Nedd4小分子抑制剂108-1、108-2、112-1可以明显抑制乳腺癌MCF7细胞的活力。细胞划痕试验表明，Nedd4小分子抑制剂对乳腺癌MCF7细胞迁移有抑制作用，并可以通过激活Caspase-3诱导细胞凋亡。进一步机制研究发现，Nedd4小分子抑制剂可以在体内抑制Nedd4的活性和PTEN的降解。.综上所述，小分子化合物112-1可以阻断泛素连接酶Nedd4与泛素结合酶UbcH5c的相互作用，抑制Nedd4底物PTEN的泛素化，从而抑制肿瘤细胞活力和细胞迁移，并诱导细胞凋亡，进而抑制肿瘤的发生和发展。这为以Nedd4泛素连接酶为靶点，筛选Nedd4小分子抑制剂，以期得到特异性强、毒副作用小、药效好的抗肿瘤新药提供了理论依据和实物基础。