能结合铜配合物的蛋白质组学研究

Since the discovery of the anticancer activity of cis-platinum in 1960's, the research of metal-based medicines have attracted great attension and become one of the hottest topic in inorgainc biochemisty. However,side-effects of the medicines trouble people all the times. Increasing the selectivity and decreasing the toxicity of medicines is promising but a challenge. The developing of proteomics provides a possibility to design medicines targeting special protein, which is anticipated to be high selectivity and low toxicity. Whereas,the poor knowledge about protein targets of metal complexes embarras the exploration of the metal-based medicines targeting special protein.In this project,we designed an affinity column tagged a copper complex which could be used to find, isolate and purify the proteins tightly bonded to the copper complex,establishing the proteomics binding to copper complexes. The chemical principles of the interaction between the copper complexes and the proteins will be further studied by UV,fluorescence, CD, MS, crystallography, EXAFS, molecular simulation and so on. By the study, the copper complexes which are selectively bonded to one or several limited specific proteins are expected to be screened, and their effects on cell metabolism as well as the physiological and pharmacological mechanism will be explored.The research would provide significant evidence for understanding the physiology and pharmacology of copper complexes and screening the copper-based medicines with high selectivity and low toxicity targeting special protein.

金属配合物药物研究从上世纪 60 年代发现顺铂的抗癌作用以来一直是生物无机化学十分活跃的研究领域之一，然而各种药物的毒副作用一直困惑着人们。随着蛋白质组学的发展，以蛋白质为靶标的具有选择性的低毒高效的靶向药物设计发展迅速，但人们对金属配合物的蛋白质靶标的认识贫乏阻碍着选择性好、低毒高效的靶向金属药物的设计。本项目试图通过设计铜配合物亲和层析柱寻找、分离和纯化细胞中能与铜配合物强烈结合并影响细胞生理活动的重要蛋白质，初步建立能结合铜配合物的蛋白质组学，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、分子模拟等方法探讨铜配合物与不同蛋白质相互作用的化学基础和分子机理，筛选对某种或少数几种蛋白质有选择性结合作用的铜配合物，研究其对细胞生理活动的影响，揭示铜配合物的生理、药理作用和机制，为筛选以特定蛋白质为靶标并具有一定选择性的低毒高效的铜配合物药物提供理论依据。

金属配合物药物研究从上世纪60年代发现顺铂的抗癌作用以来一直是生物无机化学十分活跃的研究领域之一，然而各种药物的毒副作用一直困惑着人们。随着蛋白质组学的发展，以蛋白质为靶标的具有选择性的低毒高效的靶向药物设计发展迅速，但人们对金属配合物的蛋白质靶标的认识贫乏阻碍着选择性好、低毒高效的靶向金属药物的设计。铜是生物体的微量元素, 铜配合物作为潜在的药物与其它非生物金属如铂、金等相比具有更小的毒副作用，作为化疗药物和诊断试剂正日益受到人们重视 。研究显示, 铜配合物能与多种蛋白质作用，提示细胞中可能存在一个能与铜配合物强烈结合的蛋白组但人们对它知之甚少。本项目试图通过设计铜配合物亲和层析柱寻找、分离和纯化细胞中能与铜配合物强烈结合并影响细胞生理活动的重要蛋白质，初步建立能结合铜配合物的蛋白质组学。我们应用铜亲和层析柱初步分离了大鼠肝细胞中能与铜配合物结合的蛋白质，并用质谱对这些蛋白质进行了初步鉴定。结果显示大约有近百种蛋白质能与铜结合，丰度较高的蛋白质包括天冬氨酸转氨酶、鸟氨酸氨甲酰基转移酶、δ-3,δ-2烯酰辅酶A异构酶、苹果酸脱氢酶、过氧化氢酶等等。在初步鉴定的基础上对其中的五种蛋白质进行了纯化和鉴定，分别为天冬氨酸转氨酶、苹果酸脱氢酶、过氧化氢酶、钙网蛋白和白蛋白。研究了一系列铜配合物与纯化蛋白质的结合作用，以及铜配合物对不同酶的体外及细胞水平上的抑制作用，发现大部分铜配合物能强烈抑制天冬氨酸转氨酶, 而对苹果酸脱氢酶和过氧化氢酶的抑制作用较弱。不同结构的铜配合物与不同蛋白质的结合能力不同，对不同酶的抑制作用也不同，有些铜配合物能进入细胞强烈抑制天冬氨酸转氨酶。这些研究为进一步建立能结合铜配合物的蛋白质组学，揭示铜配合物的生理、药理作用和机制，筛选以特定蛋白质为靶标并具有一定选择性的低毒高效的铜配合物药物提供理论依据。