以紫草素衍生物/低氧诱导因子-1为模型，探讨抗癌醌类化合物结构与靶向作用特异性和活性氧效应普遍性的关系

低氧诱导因子-1（HIF-1）信号通路是肿瘤研究热门靶点。最近我们发现天然醌类紫草素衍生物Sk-17抑制HIF-1和肿瘤生长，化合物可能插入p300与HIF-1结合结构域而阻断HIF-1激活，同时依赖活性氧（ROS）的作用。 不同ROS水平会造成肿瘤细胞存活或死亡以及非选择性的细胞损伤，其决定因素是ROS的信号调控效应，包括我们发现的ROS-SENP3-p300-HIF-1途径。因此，醌类化合物作用主要依赖分子识别造成的单一蛋白质靶向还是ROS相关多个蛋白质修饰及其信号调控尚不清楚。这也是化学生物学中大分子-小分子作用模式的普遍性问题。我们推测醌类母环羟基主要与升高活性氧相关，侧链主要影响靶点适配，因此拟申请本项目，以紫草素衍生物构效关系为切入点，以肿瘤细胞HIF-1通路为主线，证明小分子作用的靶向特异的单一节点与活性氧相关多个节点的网络关系，从新的角度认识醌类化合物抗癌作用机制。

抗癌醌类化合物作用于细胞时既产生并依赖活性氧（ROS）又可能特异结合到靶蛋白，因此其主要依赖分子识别造成的单一蛋白质靶向作用还是ROS相关多个蛋白质修饰及其信号调控尚不清楚，这也是化学生物学中大分子-小分子作用模式的普遍性问题。我们在本项目中以紫草素衍生物构效关系为切入点，以肿瘤细胞HIF-1通路为主线，证明小分子作用的靶向特异的单一节点与活性氧相关多个节点的网络关系，从新的角度认识醌类化合物抗癌作用机制。本项目研究结果证明，紫草醌类化合物进入细胞后可升高活性氧，并在阻断HIF-1alpha与p300相互作用的层面抑制HIF-1转录活性， 其作用源于分子适配的靶向作用和活性氧引起的靶外作用；特别值得重视的是，两者都是抑制HIF-1、发挥抗癌作用所需要的。靶向作用的靶点是HIF-1的辅激活因子p300，紫草化合物可以通过分子适配直接插入p300与HIF-1alpha结合面。靶外的依赖活性氧的HIF-1抑制与较高程度的氧化应激下HIF-1活性下降有关，其原因是SUMO蛋白酶SENP3活性位点被氧化，其促进p300 De-SUMO进而促进HIF-1活性的作用被取消。本研究还提示，适度升高活性氧有利于靶外的HIF-1抑制作用，但是过强的升高活性氧作用可能带来明显的组织损伤。本研究证明紫草醌类化合物结构中的母环上羟基是产生活性氧所需要的，侧链以及它一侧的母环羟基则是特异性与p300蛋白相互作用所需要的，通过生成一定结构的侧链和改造母环羟基数目和位置，可以形成既适度升高活性氧又特异靶向p300从而有效抑制HIF-1的优化化合物。