铜配合物抑制蛋白酪氨酸磷酸酶调控细胞生理代谢的研究

我们前期研究表明铜配合物能强抑制蛋白酪氨酸磷酸酶1B并提出铜配合物可能因此影响细胞信号传递参与细胞的生理调控。本项目在此基础上对铜配合物体内、外抑制多种PTP酶活性以及产生的细胞学效应进行进一步深入研究。通过比较各种不同结构的铜配合物在各种不同条件下对不同PTP的抑制效应，寻找能够特异性抑制不同PTP的铜配合物，并应用紫外、荧光、圆二色、质谱、蛋白质晶体结构、X-射线吸收精细结构等方法，探讨这些铜配合物与不同PTP相互作用的性质、特点和分子机理。通过铜配合物作用下细胞内PTP酶活性、磷酸化以及相应PTP酶受体磷酸化以及细胞活性的影响等，揭示铜通过蛋白酪氨酸磷酸酶参与代谢调控的作用过程，为防御和治疗铜相关疾病以及针对不同蛋白酪氨酸磷酸酶铜配合物药物研究提供理论依据。此项目研究可望获得铜生理作用以及毒副作用研究以及铜配合物与非金属蛋白质相互作用的原始创新结果。

铜作为生物体的微量元素是许多蛋白质以及酶的组成成分，在生命过程中起着必不可少的作用，然而过量的铜对生物体产生明显的毒副作用。普遍认为铜的毒副作用主要源于Fenton 反应产生羟基自由基氧化损伤生物大分子。最近研究表明铜配合物抑制酶影响细胞活性。因此，研究铜配合物与蛋白质的相互作用，寻找铜配合物作用靶点，揭示铜对细胞代谢的影响及作用途径，对预防和治病与铜相关的疾病具有十分重要的意义。. 蛋白酪氨酸磷酸酶（PTPs）与人类重大疾病(癌症、糖尿病、自身免疫疾病等)的发生发展密切相关。本项目通过比较各种不同结构的铜配合物在各种不同条件下对不同PTPs的抑制效应，揭示铜配合物抑制PTP 酶的分子机理，筛选出对某一种或几种PTP 酶有一定专一性的抑制剂，为认识和理解铜对生命的影响以及发展以PTP为靶点的铜配合物药物提供理论依据。. 我们合成和表征了一系列铜配合物，检测了它们对PTP1B、TCPTP、PTP-MEG2、HePTP、SHP -1、SHP-2等蛋白酪氨酸磷酸酶的抑制作用，以及细胞内PTP 酶活性的影响及产生的细胞学效应。研究结果显示铜配合物普遍对PTP表现很强的抑制作用，不同结构的铜配合物对不同PTP的抑制有一定的差异，但总体来说对PTP1B和TCPTP的抑制很强，IC50 值常常在10-6-10-8 M-1 的范围，而对PTP-MEG2、SHP -1、SHP-2等的抑制相对较弱，特别是对SHP-2抑制较弱或不抑制。铜配合物[Cu2(l-IDA)(phen)3(NO3)]NO34H2O能够很好的区分高度同源的PTP1B和TCPTP，选择性抑制TCPTP，对TCPTP的半数抑制率分别为0.03 μM，是PTP1B的10倍，SHP-2的34倍，HePTP的41倍，比对SHP-1的抑制强3个数量级。该配合物能在细胞中选择性抑制TCPTP，引起src418部位的酪氨酸磷酸化增强，而对PTP1B作用底物src529部位的酪氨酸磷酸化不产生明显影响，并能抑制细胞繁殖诱导细胞凋亡。说明一些铜配合物进入细胞后仍然保留其结构并作用于细胞内PTP靶标，选择性抑制相关的蛋白酪氨酸磷酸酶，提高相应底物的磷酸化水平，从而影响细胞的生理代谢。这些结果为人们认识和理解铜对生命的影响以及发展以PTP为靶点的铜配合物药物提供了科学数据。