倍半萜内酯类化合物Britanin抗自身免疫性心肌炎的作用机制研究

Sesquiterpene lactones (SLs) have been become a class of hot compounds attribute to their significant biological activity. However, their unclearly mechnism and potential toxic hindered the further development. Privious research showed that the SLs have muti-targets. The method based single target is not suitable for their research. In this work, we intend to study the mechnism of Britanin, a sesquiterpene lactone isolated from Inula. Lineariifolia with high content and prefer activity of anti-autommune myocardis in our privious work, by the method of system and network biology. A network of "Britanin-Targets-Disease" will be eatalished through analyzing the data from affinity chromatography,gene chip, computational chemistry , and other biological experiments, which will explain the mechnism of Britanin more systematic and comprehensive. This work will not only provide more evidence for development of the SLs,but summarize a analysis process based on the computational chemistry biology for muti-targets natural products.

倍半萜内酯类化合物由于其显著的生理活性而一直是研究的热点，但其尚未清楚的作用机理和潜在的毒副作用阻碍了此类化合物的开发。曾有研究报道提示此类化合物具有多靶标性，因此单一靶标的研究模式并不适合于此类化合物。本项目拟结合天然产物化学、生物学、计算化学、生物信息学等多学科交叉研究的优势，以系统及网络生物学的原理和方法为指导，对课题组前期从线叶旋覆花中分离得到的含量较高且具有良好的抗自身免疫性心肌炎活性的倍半萜内酯类化合物大花旋覆花内酯（Britanin）进行作用机理研究。将通过分析Britanin相关的亲和色谱数据、基因芯片数据、计算化学数据以及其他生物实验数据，建立"Britanin-靶标-疾病"网络，从整体、系统的角度诠释Britanin的作用机理，为此类天然产物的开发奠定基础，同时也为多靶标活性天然小分子作用机理的研究归纳出一套基于现代计算化学生物学方法的分析流程。

倍半萜内酯类化合物由于其显著的生理活性而一直是研究的热点，但其尚未清楚的作用机理和潜在的毒副作用阻碍了此类化合物的开发。曾有研究报道提示此类化合物具有多靶标性，因此单一靶标的研究模式并不适合于此类化合物。前期研究发现大花旋覆花内酯（Britanin）具有良好的抗自身免疫性心肌炎活性和抗肿瘤活性，但是其作用机理仍然未能阐明。本项目对Britanin进行作用机理进行系统性研究。在本项目研究中，首先通过生物信息学方法结合OMIM数据库和string数据库构建了Britanin适应症炎症/癌症疾病基因网络。其次通过生物学方法结合基因芯片表达谱数据、亲和色谱数据找到了Britanin调控或相关的基因和蛋白。再次通过计算化学的方法预测了Britanin潜在的靶标。最终通过将实验数据和计算数据整合到炎症/癌症疾病基因网络来锁定Britanin可能的作用靶标，并进行实验验证。.因此通过本项目，首先建立了炎症/癌症疾病基因网络，为此类疾病的研究提供了依据。其次建立了Britanin调控的蛋白/基因网络，并通过网络分析锁定了可能的39个靶标。最后对部分靶标进行验证，确定Britanin能够结合于ESR1、CDC25B、CRMP2、keap1、p65(Rela)蛋白并抑制相关活性。我们得到了Britanin和CRMP2与keap1蛋白的复合物晶体结构。从结构显示，Britanin的α次甲基γ丁内酯基团上的次甲基能够通过Michael加成与CRMP2与keap1蛋白关键位点上半胱氨酸上的巯基形成共价键。这是首次以结构生物学的方法验证了倍半萜内酯类化合物的α次甲基γ丁内酯基团上的次甲基能够通过Michael加成与靶标蛋白半胱氨酸上的巯基形成共价键的假说。.通过本项目的实施，对Britanin的作用机理有了更进一步的研究，不仅系统性的分析了Britanin的作用网络，同时对部分关键靶标进行了确认，首次提供了结构生物学方面的证据，这对此类化合物的研究提供了重要依据。同时也为多靶标活性天然小分子作用机理的研究归纳出一套基于现代计算化学生物学方法的分析流程。此外通过本项目的实施，本研究团队建立了一支多学科交叉的化学生物学研究队伍。最后通过本项目的资助研究团队发表相关SCI论文3篇，申请专利两项，还有两篇SCI论文在投稿。