三种毛蕨属药用植物中CDC25磷酸酯酶抑制剂的定向发现研究

CDC25 phosphatases play an important role in regulation procedure of cell mitosis and are key proteins closely related to tumor. In previous study the applicant found that plants of Cyclosorus sp. were rich in novel chalcone-coumarin hybrids, which were inhibitors of CDC25 phosphatases and potential anti-tumor agents. In present project, an activity-based metabolomics workflow, established by integrating methods of affinity ultrafiltration mass spectrometry and metabolomics, is introduced into study on targeted discovery of natural CDC25 inhibitors from three Cyclosorus sp. medicinal plants, including C. parasiticus, C. aridus and C. dentatus. The main research contents include: Affinity ultrafiltration screening on Cyclosorus sp. plant extracts and CDC25 phosphatases; Metabolomic analysis for identification of bioactive compounds; Tracking isolation of bioactive compounds from plant extracts; And CDC25 phosphatases inhibition assay and anticancer research of the compounds. This project aims at discovery of novel anti-cancer compounds from Cyclosorus sp. medicinal plants and, moreover, establishing a reliable workflow for discovery of bioactive compounds by activity-based metabolomics.

CDC25磷酸酯酶在细胞有丝分裂过程中发挥重要调控作用，是一类与肿瘤密切相关的关键蛋白。申请人前期研究发现毛蕨属植物中含有结构新颖的查尔酮-香豆素杂合类化合物，该类成分对CDC25磷酸酯酶具有显著抑制活性,并对多种肿瘤细胞具有生长抑制作用。本项目以三种毛蕨属药用植物华南毛蕨、干旱毛蕨和齿牙毛蕨为研究对象，通过整合亲和超滤质谱与代谢组学的研究方法，以亲和超滤为活性筛选平台，以代谢组学方法挖掘具有CDC25酶抑制活性的潜力化合物，建立一种基于活性的代谢组研究方法，以期定向发现高活性的天然CDC25酶抑制剂，并评价其抗肿瘤药理活性。本项目旨在从毛蕨属药用植物中快速、定向发现新颖的具有CDC25酶抑制活性的抗肿瘤化合物，同时建立一种基于活性的代谢组学技术从植物中发现具有酶抑制活性化合物的研究方法。

细胞分裂周期蛋白CDC25磷酸酯酶家族在真核细胞周期调控和应对DNA损伤过程中发挥重要作用，是一类明确的与肿瘤密切相关的关键蛋白，被认为是癌症治疗的潜在靶点。本项目围绕CDC25磷酸酯酶，分别构建了基于活性的代谢组学筛选方法用于发现具有CDC25A酶抑制活性的天然产物和基于竞争性亲和选择质谱方法的CDC25B酶抑制剂筛选模型。通过综合采用亲和超滤质谱和代谢组学的研究手段，以亲和超滤为活性筛选平台，以代谢组学方法挖掘酶抑制作用活性分子，本项目建立了基于活性的代谢组学的先导物发现方法。利用该方法对华南毛蕨叶中的天然产物进行了筛选，从中发现了数个具有一定活性潜力的查尔酮-香豆素的杂合骨架分子。同时，以文献报道的结合于CDC25B蛋白相互作用位点的小分子作为筛选探针，基于亲和选择质谱建立了CDC25B磷酸酯酶抑制剂筛选模型。该模型解决了常规方法无法进行蛋白结合位点特异性筛选的限制，能够识别结合至靶点特异区域的化合物，以获得高活性和高选择性的先导化合物。此外，基于本项目，项目组针对上皮-间充质转化（EMT）型肿瘤细胞的免洗型荧光检测方法进行了部分扩展研究，通过基于聚集诱导发光原理和波形蛋白靶向肽设计并合成了特异性靶向EMT型肿瘤细胞的AIEgen-多肽偶联型荧光探针，该类型探针能对EMT的特异性标志蛋白波形蛋白产生浓度依赖性的荧光响应作用，可以对EMT型波形蛋白(+)肿瘤细胞和波形蛋白(-)肿瘤细胞进行分类分析，并对EMT型肿瘤组织进行免洗荧光成像，实现组织水平的检测。这一研究为EMT型肿瘤细胞和组织的特异性检测提供了简便、高效的工具。