天然药物中活性成分的鉴定：发展葡萄糖酸化分子的富集方法

Natural medicine is the natural products that contain pharmacological activities; mainly it derives from plants, so natural medicine is also called herbal medicine. Herbal medicine plays important role in modern medicine; active components profiling in herbal medicine is one of the main strategies in the research and development of new drugs. People have huge resources of herbal medicine and take a long time to study the biotransformation in China, but the identification of the active components has been one of the bottlenecks of new drug research and development. In this research, the technologies of chemical biology and high resolution MS will be used to identify the active components in herbal medicine starting from their phase 2 metabolites. UDP-glucuronosyltransferase (UGT) is one of the most important enzymes during drug phase2 metabolism; many drugs can be modified by gluconic acid when metabolizing in vivo. In the current study, we will establish a novel method, denoted as BIUS (Bioorthogonal Identification of UGT Substrate), to profile gluconic acid modified molecules by using synthesis of gluconic acid analogues and click chemistry. Not only BIUS can supply new method to study the chemistry of natural medicine, but also may promote the strategy of “Activity Based Protein Profiling” applying to the small molecule field.

天然药物是指在自然界中有药理活性的天然产物，其中尤以植物所占的比例最重。在现代医学发达的今天，天然药物仍然具有很重要的作用；一直以来，寻找天然药物中的活性成分并开发为药物是新药研发的一条主要策略。我国具有巨大的天然药物资源并长期致力于天然药物生物转化方面的研究，但是其活性成分的鉴定一直是新药研发的瓶颈之一。本研究将借助化学生物学的技术手段和高分辨质谱仪分析，试图从天然药物的2相代谢产物入手，对其活性成分予以推测和鉴定。UDP-葡萄糖苷酰转移酶是药物2相代谢酶中最重要的一种，大量的药物在代谢过程中都可以受到葡萄糖酸化的修饰。本课题将基于底物类似物探针的合成和click化学建立一套全新且高效的葡萄糖酸化分子鉴定策略，称之为BIUS。该方法不仅为天然药物化学和新药研发提供新的方法，而且对于应用化学生物学技术向小分子鉴定方向发展具有积极意义。

我国具有巨大的天然药物使用资源，寻找其活性成分一直以来都是药物研究的热点和难点问题。多年以来无限细分的方法虽然枯燥繁琐，但却成为了研究天然药物活性成分最为有效的方法。本研究尝试从药物的II相代谢反应入手，以代谢酶催化修饰的底物的角度来寻找天然药物的活性成分。本项目建立了基于生物正交反应的BIUS方法，该方法能够富集鉴定受UDP葡萄糖苷酰转移酶（UGT）催化并接受葡萄糖或葡萄糖酸修饰的小分子。我们化学合成了UDP-葡萄糖酸丙炔酯探针，这是首次合成核苷二磷酸糖类的类似物用于化学生物学的研究。通过筛选并改造UGT酶，我们优化了UGT对于催化该探针转移葡萄糖酸丙炔酯至底物分子的反应，分别建立了基于Medicago truncatula的UGT71G1以及人的UGT1A4的BIUS体系，并尝试用click反应进行底物分子的富集鉴定。该研究在化学生物学角度为研究药物代谢并鉴定活性成分提供了基础。