电喷雾质谱法研究抗癌先导药物与FAK蛋白的相互作用及机制

FAK (Focal adhesion kinase) protein plays important roles in cancer cell invasion, migration and carcinogenesis, and it is thereby considered as a potential target in cancer therapy. Small molecule inhibitors targeting FAK can effectively inhibit the activity of FAK and have shown in many researches the inhibitive effects on apoptosis and migration of various tumor cells. Hence, this work is proposed to develop novel mass spectrometry methods, including the design of a new on-line reaction and hydrogen-deuterium exchange (H/D exchange) time-resolved electrospray ionization mass spectrometry, to study and characterize the interactions between inhibitor molecules and FAK protein or its functional domains. We will also probe the dynamic conformational changes of FAK protein during the inhibition process in order to explore the mechanism of FAK inhibitor, and initially identify the specific interaction sites of inhibitors and FAK protein. The methods established in this project can be applied to the screening and investigation of new FAK inhibitors, and also provide new approaches to discover new drug precursor molecules targeting FAK for the inhibition of cancer cell invasion and migration.

粘附斑激酶(FAK)蛋白与癌细胞侵袭、转移、发生行为密切相关，是一个肿瘤治疗的潜在靶点。FAK的抑制剂分子能够有效抑制FAK活性，并显示对肿瘤细胞增殖和迁移有明显的抑制效果。因此，本课题拟针对FAK特异性抑制剂的研究和筛选，发展并构建质谱学新方法，包括设计新的在线反应和氢氘交换（H/D exchange）时间分辨电喷雾质谱法（Time-resolved ESI mass spectrometry），研究和测定FAK、FAK的结构功能域与抑制剂分子的相互作用，表征抑制作用过程中FAK蛋白质构象的动态变化，确定抑制剂和FAK蛋白相互作用的具体区域和作用位点,以阐明FAK抑制剂的作用机制。本项目所建立的方法可以应用于新FAK抑制剂的筛选和考察，为寻找以FAK为靶点的抑制癌细胞侵袭转移的新药物前体分子提供新的方法和途径。

黏着斑激酶（Focal Adhesion Kinase，FAK）是一种调节细胞粘附、迁移、增殖的非受体蛋白质酪氨酸激酶，能促进肿瘤的生长和转移。针对FAK为靶点抑制剂分子的筛选和FAK蛋白复合物研究，探究FAK抑制剂的作用机制，和寻找以FAK为靶点的抑制肿瘤细胞的药物前体分子提供实验依据。本项目完成的研究工作主要包括：1）系统地开展了非共价蛋白复合物的质谱方法研究，如Top-down 电喷雾质谱（ESI-MS）、氢氘交换ESI-MS、亲和超滤质谱等技术，并应用于FAK蛋白质和其抑制剂分子，以及其它药物、环境污染物小分子与靶蛋白质的相互作用研究；2）完成了黏着斑激酶（FAK）两个重要结构域—FERM与Kinase融合蛋白表达载体的构建和纯化工作；3）研究和筛选了与FAK相结合的抑制剂候选分子，并探究和对比了一系列不同结构的抑制剂分子与FAK蛋白的结合能力、结合区域和作用方式;4)采用分子生物学实验验证了筛选出的FAK抑制剂分子在细胞生理条件下对FAK蛋白的抑制作用，以及对细胞行为的影响，确定细胞体系中抑制剂的生物效应；5) 研究了筛选出与FAK特异性抑制剂化合物的体外代谢产物结构和代谢途径。基于上述研究结果，本项目已发表20篇期刊论文，培养了2名博士研究生和10名硕士研究生。