纤溶酶原激活物抑制因子及其新型抑制剂的结构研究

Plasminogen activator inhibitors(PAI)are critical negative regulators of plasminogen activation system. They also involve in a number of (patho)physiological processes, including tumorigenesis, cell migration and metabolic syndrome. PAI-1 is considered to be a promising target to intervene with the blood clot formation and tumor growth or metastasis. A number of PAI-1 inhibitors has been developed. However, the binding site the inhibitors on PAI-1 is largely unknown, and so is the mechanism of these inhibitors. We recently discovered a novel inhibitor of PAI-1, embelin, and determined the crystal structure of PAI-1 in complex with embelin. The efficacy of this inhibitor to PAI-1 is still weak, and in this proposal, we suggest to study the interaction between PAI-1 and a series of embelin derivatives that we synthesized recently. In addition, we will study the crystal structures of PAIs in complex with either tPA or uPA, including tPA(S195):PAI-1 complex and uPA(S195):PAI-2 complex. Taken together, this proposal will address the molecular mechanism of PAI recognition of their target proteases and will facilitate in the development of highly potent PAI-1 inhibitors.

纤溶酶原激活物抑制剂(PAI)是纤溶酶原激活系统中最为重要的负调控因子，除了抑制纤溶过程外，还参与了多种生理病理过程，如肿瘤的发生发展和代谢综合征。其中，PAI-1被认为是一个抗血栓和抗肿瘤的重要靶标。然而，PAI-1不同于传统的生物酶，其特定的活性中心至今还被确定，阻碍了对PAI-1抑制剂的作用机理的研究。我们最近成功筛选得到了一个新型PAI-1抑制剂（embelin，蒽贝素）并获得了它与PAI-1复合物的晶体结构，该项结果今年发表于CHEM&BIOL。在本申请中，我们将以结构生物学手段开展两方面的研究：1）测定PAI-1与蒽贝素衍生物的复合物结构，阐明PAI-1的活性中心的结构本质；2）研究PAI对纤溶酶原激活物的抑制机理。这两方面的研究相辅相成，将阐明PAI作为纤溶酶原激活物抑制剂的作用机理，及促进PAI-1的新型抑制剂开发。

纤溶酶原激活物抑制剂(PAI)是纤溶酶原激活系统中最为重要的负调控因子，除了抑制纤溶过程外，还参与了多种生理病理过程，如肿瘤的发生发展和代谢综合征。其中，PAI-1被认为是一个抗血栓和抗肿瘤的重要靶标。然而，PAI-1不同于传统的生物酶，其特定的活性中心至今还没有被完全确定，发展PAI-1的特异性的、高效的抑制剂相当困难。本项目采用结构生物学的方法，测定了PAI-1与组织型纤溶酶原激活物（tPA）的复合物晶体结构。结构分析表明，PAI-1主要是通过反应中心环(RCL)与uPA，tPA的活性口袋区相互作用。通过比较tPA•PAI-1米氏复合物与uPA•PAI-1米氏复合物晶体结构，发现这两个复合物中的PAI-1有一个相对35°的偏转。PAI-1上的RCL在这两个复合物中也分别处于不同的位置，说明PAI-1上的RCL与tPA和uPA的不同位点进行了相互作用。这些结构提供了PAI-1与纤溶酶原激活物结合位点的可靠信息，阐明了PAI-1作为纤溶酶原激活物抑制剂的作用机理，同时促进了PAI-1的新型抑制剂开发。在此基础上，本项目基于tPA•PAI-1米氏复合物和uPA•PAI-1米氏复合物晶体结构，我们开创性地设计了一类新型的PAI-1抑制剂—PAItrap、PAItrap(H37R)-HSA、PAItrap2、PAItrap2-HSA。同时，我们也开发一种新型的具有PAI-1抵抗能力的溶栓剂—tPA(A146Y)。由此可见，本项目圆满完成了预订的任务。