中文摘要：

由活性天然产物出发寻找其生物靶分子，进而理解小分子参与的生物大分子间的调节、发现新的作用机制或信号转导通路是化学生物学的基本内容之一，也是正向化学生物学的核心。基于天然产物在抗肿瘤药物中的重要地位，我们选择生物活性显著（IC50为nM数量级）、机理未知、生物靶体不明确但有作为药物先导或分子工具潜力的天然产物FR901464和Borrelidin为目标分子，采用微生物发酵、天然产物分离获取化合物，结合化学衍生获得分子探针，应用本实验室发展、优化的噬菌体展示克隆技术筛选其生物靶蛋白。进而通过多种方法验证其相互作用，研究其发挥生物活性的机理，揭示和解释天然产物调控生物现象的过程和信号途径。

结论摘要：

本项目选择活性显著、机理未知的抗肿瘤天然产物为目标分子，采用与生物合成相结合、噬菌体展示克隆方法筛选生物靶分子；揭示天然产物调控生物现象的过程和信号途径。发表论文6篇（JACS 2篇，PNAS 1篇，ACIE 1篇，ACS Chem Biol 和Chem Biol各1篇），申请专利2项；培养博士研究生4人，出站博后2人。 1. 青蒿素衍生物靶蛋白的筛选及作用机制研究青蒿素衍生物Azaartemisinin具有抗肿瘤活性，但作用机制未知。利用本实验室改进的噬菌体展示技术，分别从肺癌和乳腺癌cDNA文库中筛选得到可能作用靶蛋白Lgp1。体外实验证实Lgp1能够和化合物相互作用，且计算生物学和NMR结果也支持二者的结合。根据分子对接的结果，对Lgp1上可能影响小分子结合的位点Arg121、Gln99、Ser54进行了定点突变，通过亲和力检测分析获得结合关键位点Arg121。Lgp1蛋白是一类癌相关蛋白，在一些癌发病例中呈明显上调表达；同时也发现化合物能够增强翻译起始因子eIF2α第51位Ser的磷酸化，表明Azaartemisinin能够通过ER stress诱导细胞凋亡。利用RNAi证明当h1299细胞体内Lgp1减少表达时，化合物引起的细胞凋亡率减少，细胞对药物的敏感性减弱。这说明Azaartemisinin通过Lgp1蛋白发挥其抗肿瘤活性。 2. 天然产物生物合成、抗性机制以及抗肿瘤作用机制研究 FR901464（IC50为0.6-3.4 nM）、Yatakemycin（YTM, IC50为10 pM）及YM-216391（IC50为14 nM）是高活性的抗肿瘤天然产物。我们克隆了其生物合成基因簇，阐明了生物合成途径。YTM家族化合物属于DNA烷基化试剂，其产生菌如何保护自身的DNA避免烷基化损伤是我们关注的重点之一。通过体内基因敲除、互补、异源表达与体外生化、结构模拟突变等系统功能研究，揭示了第一例来源于微生物次生代谢的糖基水解酶参与的碱基剪切修复机制，其生理功能是参与YTM的自身抗性机制，从而保护产生菌免受这一高活性DNA烷基化剂自身的伤害。此外，环肽化合物YM-216391生物合成基因簇中编码一个HSP90的热休克蛋白，推测HSP90有可能是其抗肿瘤活性的作用靶蛋白。我们通过SPR实验证实了YM-216391确实能够和HSP90相互作用，进一步验证正在进行。