新型白血病干细胞抑制剂小檗胺类化合物与其靶分子CAMK2G激酶相互作用分子机制研究

我们前期系列研究已经证实小檗胺类化合物能诱导白血病细胞凋亡，坏死和自噬性死亡，有效清除体外和裸鼠体内白血病干/祖细胞，但其作用靶标及机制迄今不详。CAMK2G激酶是一种调控髓系白血病细胞增殖的多信号通路分子开关。新近我们证实:小檗胺类化合物能与CAMK2G发生特异性作用，并抑制其活性.分子对接模型显示:该类化合物分子位于CAMK2G激酶ATP结合位点。本课题将继续深入研究:小檗胺类化合物是否通过与ATP分子竞争机制选择性抑制CAMK2G活性？以及CAMK2G在小檗胺类化合物下调Wnt，NF-κB和STAT3信号通路，诱导白血病细胞多途径死亡过程中的确切作用和相应分子机制,以期阐明小檗胺类化合物与其靶标CAMK2G之间相互作用的分子机制，为下一步设计和研发以CAMK2G激酶ATP结合位点作为靶标,具有自主知识产权的新型抗白血病分子靶向药物奠定基础,具有十分重要科学意义和潜在临床应用价值。

我们前期系列研究发现和证实，天然小分子化合物小檗胺能有效清除体外和小鼠体内人白血病干/祖细胞，进一步研究发现CaMK2G (CaMKIIγ)激酶是小檗胺抗白血病的主要靶分子之一。本课题对小檗胺与其靶分子CaMK2G激酶相互作用的分子机制进行深入系统的研究，结果发现：（1）小檗胺直接结合到白血病细胞内CaMK2G激酶并选择性抑制其活性；（2）小檗胺能与CaMK2G激酶分子发生强有力结合，而不与CaMKIIδ，CaMK I及CaMKIV结合，表明小檗胺对其靶分子CaMK2G激酶作用具有良好的选择性；（3）小檗胺分子位于CaMK2G激酶分子的ATP结合袋内，激酶K43，V74，F90和D157位氨基酸残基为小檗胺分子的主要结合位点。ATP分子能减弱小檗胺抑制CaMK2G激酶活性，表明小檗胺是CaMK2G激酶ATP分子竞争性抑制剂；（4）小檗胺抑制CaMK2G激酶依赖的NF-κB，Wnt/β-Catenin和Stat3信号通路，表明小檗胺清除白血病干细胞通过下调干细胞生存必需的多个信号通路；（5）小檗胺类化合物抗白血病活性与CaMK2G激酶活性具有明显构效关系，表明CaMK2G激酶是小檗胺发挥抗白血病作用的关键靶分子之一；（6）CaMK2G激酶是白血病干细胞生存必需的激酶之一，CaMK2G激酶在白血病干细胞呈高表达状态，而在正常造血干细胞中基本不表达。CaMK2G激酶能显著上调β-Catenin和磷酸化Stat3，表明CaMK2G激酶通过调控Wnt/β-Catenin和Stat3信号通路促进白血病干细胞生存。上述结果已发表在国际著名血液杂志Blood上。(7) 此外，我们还发现和证实CaMK2G激酶在肝癌和肺癌肿瘤细胞的生存中也起着重要的作用。这些重要发现为研发新型高效低毒抗白血病及其它肿瘤药物提供科学理论数据，具有重要科学理论意义和潜在临床应用价值。（8）项目研究内容已全部顺利完成，并取得预期目标。已发表相关SCI收录论文6篇，获得国家发明专利2项。