白血病细胞分化与凋亡信息基础的化学生物学研究

运用活性小分子化合物作为探针开展基于白血病细胞分化、凋亡的化学生物学研究, 继而挖掘诱导分化/凋亡治疗白血病的药物靶标已经成为重要热点。本课题将有机联合蛋白质组学、siRNA等现代功能基因组学技术和计算机虚拟筛选、高通量筛选和高内涵筛选等技术，充分发挥化学和生物医学等多学科合作研究的优势，以系统生物学的原理和方法为指导，以课题组首先建立的HIF-1a蛋白诱导AML细胞分化为模型，筛选稳定HIF-1α蛋白的小分子活性化合物， 并以课题组发现的小分子活性化合物NSC606985和SSMU55作为分子探针，着重研究白血病细胞分化和凋亡信号转导中重要分子事件的过程和机理，并利用现代化合物设计和合成技术，构建新的活性化合物，取得源头创新性成果，建立创新研究体系，为发现诱导分化和凋亡的新靶标和新的药物作用机制，开发新型的白血病靶向治疗药物奠定坚实基础。

以课题组发现的活性小分子化合物作为工具，以白血病细胞分化和凋亡作为研究对象，经过四年的努力，课题组在Nature Chemical Biology和Blood等国际重要学术期刊上发表了多篇论文，申请了并获得了1项发明专利，培养了一批具有交叉研究能力的研究人员。具体表现在：1.发现腺花素通过和peroxiredoxin相互作用，诱导白血病细胞分化，延长白血病小鼠的生存时间，揭示了一条新的白血病细胞分化途径；2.发现pharicin B能够稳定维甲酸受体并促进ATRA的诱导分化效应，为维甲酸受体稳定的分子机制研究提供了分子工具；3.发现pharicin A通过靶向BubR1诱导肿瘤细胞发生有丝分裂阻滞和细胞凋亡，尤其是对紫杉醇耐药的细胞同样有效，为克服紫杉醇耐药提供了新的分子靶点和先导化合物；4.发现PMA 和ATRA 可通过PKCd-ERK2信号通路下调Onzin，而过表达onzin 可以有效地抑制PMA/ATRA 诱导的AML 细胞分化，拓展了我们对onzin 的表达调控以及生物学功能的了解。5.以小分子化合物NSC606985为探针，发现 (1)在粒细胞分化和AML的发生中具重要调控作用的转录因子C/EBPa具有抗AML细胞凋亡作用，凋亡过程中剪切活化的PKCd通过蛋白酶体途径降解C/EBPa蛋白；(2)发现对于髓系和淋巴系白细胞以及红细胞的发育成熟有重要的调控作用的PU.1蛋白在白血病细胞的凋亡过程中会被caspase-3剪切，而敲除PU.1后可以显著抑制化疗药物所诱导的AML细胞凋亡; (3)发现NSC606985诱导细胞凋亡过程中33个蛋白受到调变，并对其中的NDRG1，ANP32B和hnRNP K蛋白与细胞凋亡的关系进行了研究。6. 发现临床上常用的化疗药如Etoposide等在诱导细胞凋亡的早期，均可诱导蛋白酶体依赖的Ikaros的降解；而过表达Ikaros能够促进Etoposide诱导的细胞凋亡。这为进一步研究Ikaros的降解调节及Ikaros在细胞凋亡中作用机制研究提供了有力的分子探针。7.发现全反式维甲酸可以通过PU.1直接上调RIG-G的表达,揭示了一条非IFN依赖的RIG-G调节途径；8.发现PML-RARa能够在体外和体内诱导细胞发生自噬，从而增强细胞对凋亡刺激的抵抗。AKT/mTOR信号的下调参与了PML-RARa的自噬诱导效应。