以PRL-3 为靶标的选择性抗癌剂设计与化学基础研究

PRL-3(phosphatase regenerating liver-3)belongs to the protein-tyrosine phosphatases (PTPs) family which plays an important role in signal.transduction. It has been revealed that PRL-3 protein participates in invasion, migration, metastasis and angiogenesis by the reconstructing of the cytoskeleton, regulating adhesion and cell cycle of the cancer cells, and in epithelial-mesenchymal transition.Moreover,there are strong evidences to show that PRL-3 is overexpressed in diverse malignancies, including colorectal,breast, gastric, and ovarian cancers, and its expression is correlated with disease progression and survival, but rarely expressed in normal cells.PRL-3 is thus emerged as an adequate marker in diagnosing the stage of tumor advancement and a target in the design of anticancer drugs for various types of carcinomas, especially for colorectal carcinoma.In this project, we plan to use various physical and chemical methods such as UV, fluorescence, CD, MS,.crystallography, EXAFS, molecular simulation and so on, to study the molecular basis of the interaction between inhibitors (copper complexes) and PRL-3, screen metal-based PRL-3 selective inhibitors,then further evaluate the anticancer activity of the inhibitors at cellular and animal levels, investigate the cellular mechanism, screen anticancer candidates targeting PRL-3.

随着蛋白质组学研究的不断深入，以蛋白质为靶标的抗癌药物研究迅速发展。PRL-3（phosphatase regenerating liver-3）是信号传导调节蛋白酪氨酸磷酸酶大家族内，小分子亚类中的一员，它通过影响细胞骨架的重建，调控癌细胞间联结和细胞周期以及上皮细胞-间叶细胞的转变等参与癌细胞的迁移、浸润和转移等癌变过程，在正常的细胞中几乎不表达，而随着癌变的进程，其表达水平不断增加，是理想的癌变诊断标记物和抗癌药物设计的靶标。本项目计划以PRL-3 为靶标，应用多种理、化、生方法在体外、体内以及分子、细胞、活体动物等多层次、多方位地研究小分子抑制剂(如铜配合物)与蛋白质PRL-3 的相互作用、化学基础、抗癌效应及其细胞机理，筛选PRL-3 选择性铜等金属配合物抗癌试剂，从而提高铜等金属配合物抗癌药物的治疗效果降低其毒副作用，为选择性铜配合物抗癌药物研究提供科学依据。

蛋白酪氨酸磷酸酶（PTPs）与蛋白酪氨酸激酶一起调节细胞内的蛋白酪氨酸的磷酸化水平，与人类重大疾病的发生发展关系密切。一些PTPs如PRL-3、SHP-2、PTP1B、TCPTP、CDC14、LMW-PTP、Cdc25等在各种癌症的发生发展中起着重要的作用，被认为是抗癌药物设计的理想靶标，针对各种不同PTP的小分子抑制剂作为抗癌药物的研究非常活跃。PRL-3在结肠直肠癌、胃癌、卵巢癌以及乳腺癌中的表达非常活跃，是理想的癌变诊断标记物和抗癌药物设计的靶点。因此PRL-3选择性抑制剂对于发展PRL-3靶向抗癌治疗药物具有重要意义。. 研究表明金属钒、铜、金等配合物能抑制不同的PTPs，并对某些PTPs的抑制有一定的选择性。为此我们在前期工作的基础上研究了有机小分子及金属配合物对PRL-3、SHP-2、PTP1B、TCPTP等PTPs的抑制作用，筛选出一种罗丹宁衍生物能够有效地抑制PRL-3的活性，其IC50值为15.2 μM，并能进入SW-480细胞，选择性降低PRL-3蛋白表达量，增加PRL-3底物的磷酸化水平，并诱导细胞凋亡，有望成为靶向PRL-3的抗癌候选药物。发现一些锌配合物强烈抑制PRL-3，IC50值约为1 μM。找到一种铂配合物能够高效特异性地抑制PTP1B活性，IC50值为0.25µM；其抑制强度分别是抑制TCPTP、SHP-1和HePTP活性的18、18和126倍。对细胞内PTP1B活性的抑制作用与其高效的抗肿瘤活性密切相关。这是一种不同于经典铂配合物作用于DNA的抗肿瘤机理，为基于PTP1B靶点的高效低毒抗肿瘤铂配合物研发提供了新的思路。发现了铈配合物选择性抑制SHP-2，并降低细胞中SHP-2表达，引起SHP-2底物的磷酸化水平增加，诱导细胞凋亡，为发展针对SHP-2铈配合物抗癌试剂的研究提供了依据。. 此外，设计、合成和鉴定了大量的过渡金属及稀土金属配合物，根据合成配合物的结构特点进行了与配合物的相关理化性质如催化性质(催化降解水中甲基橙，降解率95%)、光学性质与分子及离子识别特点（有效检出挥发性有机酮、六价铬离子、天冬氨酸、DMSO、三价铁离子、磷酸根离子）检出线在微摩尔级、对碘的吸附作用（吸附量56.8 mg g-1）、结构分析、机理等研究。