调控蛋白与药物损伤DNA相互作用研究的分析新方法

细胞毒性抗肿瘤药物以DNA为靶标，通过造成DNA损伤，阻止DNA的转录和复制，诱导细胞凋亡或坏死。但是，在不同类型的肿瘤细胞中，药物-DNA复合物的量与其细胞毒性并不是简单的正比关系，意味着不同肿瘤细胞对DNA损伤有不同的应答机制。这种不同正是由基因调控蛋白对DNA－药物复合物不同的识别和修复能力所决定的。然而，迄今为止，人们对不同肿瘤细胞对DNA损伤的分子应答机制还知之甚少。本项目拟针对这一科学难题，基于QCM和SPR传感技术，构建药物损伤的DNA探针，捕获细胞中识别DNA损伤的调控蛋白，通过质谱分析方法鉴定捕获的蛋白质组，进而，发展氢氘交换质谱分析方法，结合分子模拟技术，研究调控蛋白和DNA-药物复合物的作用位点，为深入理解肿瘤细胞对DNA损伤的分子应答机制，优化金属抗肿瘤药物的分子设计提供理论依据。同时，为研究DNA与蛋白质的相互作用，提供具有普遍适应性的分析新方法和新技术。

细胞毒性抗肿瘤药物以DNA为靶标，通过损伤DNA，阻止DNA的转录和复制，诱导细胞凋亡或坏死。但是，在不同类型肿瘤细胞中，药物损伤DNA的量与其抗肿瘤活性并不是简单的正比关系，意味着不同肿瘤细胞对DNA损伤有着不同的识别和修复能力。然而，迄今为止，人们对不同肿瘤细胞对DNA损伤的分子应答机制还知之甚少。本项目针对这一科学难题，构建药物损伤DNA探针，应用质谱分析鉴定捕获的药物损伤DNA应答蛋白质组和特异性结合蛋白，进而发展QCM、SPRi/SPR和氢氘交换质谱分析新方法，结合分子模拟技术，鉴定单个蛋白质和药物损伤DNA的作用位点，探索肿瘤细胞对DNA损伤应答的分子机理，为优化金属抗癌药物的分子设计提供理论依据。主要研究成果包括：①建立了一种基于纳米金亲和探针-质谱分析联用的分析方法，首次捕获、鉴定出一种铂基药物损伤DNA的特异性结合蛋白-细胞核阳性共激活因子PC4；②构建药物损伤DNA探针，发展高选择性、高灵敏度QCM和SPRi/SPR分析新方法，系统研究了药物损伤DNA应答蛋白HMGB1和PC4与药物损伤DNA的特异性相互作用；③建立了一个在线酶解-氢氘交换质谱分析平台，结合分子模拟技术，研究了铂损伤DNA与特异性结合蛋白的作用位点，发现HMGB1a中的Phe37和PC4中的Arg86在蛋白质与铂损伤DNA的相互识别中起着关键作用；④发展基于聚合物的蛋白质捕获、识别、分离及酶解新技术，建立了一系列以LC-MS为依托的相互作用组学研究新方法和新技术，在细胞和分子水平上研究了药物与细胞/蛋白质的相互作用；⑤发展了一系列基于质谱的定性、定量分析新方法，研究了金属抗肿瘤化合物与DNA和蛋白质的相互作用方式和作用位点。项目执行期间，发表SCI论文63篇，其中IF>5的论文26篇，获得国际发明专利授权3项，中国发明专利授权15项，获中国分析测试协会科学技术奖一等奖和二等奖各2项,培养博士研究生16名，博士后1名，圆满完成了项目研究计划。