CD147 N-糖基化的FRET检测方法学的建立及其抑制剂的发现研究

Tumor migration is one of the most important issues for failure treatment of patients in late-stage. Revealing key factors during the migration process, studying their mechanism and discovering novel drug-like molecules would have great significant for cancer diagnosis、evaluation and therapy. Immunoglobulin CD147 has been found expressing widely in human tumor cells. Glycosylated CD147 promote tumor migration through excreting various cell factors. Currently, few methods could be used for visual protein glycosylation detection rapidly, which makes it hard to investigate cells glycosylation and behavior in real-time. Our group has developed and reported series fluorescence probes used for bio-imaging, as well as systematic methods for drug-like molecules screening. This proposal will focus on discovering novel DNA-encodable FRET fluorescence probes and drug-like inhibitors, which target to CD147 glycosylation specifically. By using both kinds of molecules, influence of CD147 glycosylation on tumor migration would be evaluated, which will further improve mechanism study of CD147 promoting tumor migration. Moreover, the inhibitors targeting to CD147 glycosylation will provide lead compounds used for inhibiting tumor migration and novel technical methods for studying protein glycosylation.

肿瘤的转移是肿瘤晚期患者无法获得有效治疗的重要原因，发现肿瘤转移过程中的重要分子靶标，研究其作用机制并开发相应的药物分子，对于肿瘤的诊断、评估及治疗具有重大意义。免疫球蛋白CD147在人类多种肿瘤谱系中高表达，糖基化CD147分子通过刺激多种细胞因子的分泌促进肿瘤细胞的迁移。目前，快速及可视化蛋白糖基化水平研究手段相对匮乏，较难在细胞水平实时动态的观测糖基化水平并评估细胞行为的变化。本实验室在可视化荧光探针开发及药物分子筛选方面拥有一定的基础，一系列工作已发表。本项研究将侧重于开发特异性表征CD147分子糖基化水平的FRET荧光探针并筛选其抑制剂/拮抗剂。通过二者的组合使用，评估CD147糖基化水平的变化对癌细胞迁移能力的影响，进一步完善CD147促肿瘤转移的分子机制。课题的顺利实施有望发现针对CD147糖基化的抑制剂，为抑制肿瘤转移提供先导化合物，也将为蛋白质糖基化研究提供新型技术平台。

免疫球蛋白CD147参与多种生理过程，在人类多种肿瘤谱系中高表达，已证明其在肿瘤转移中发挥重要作用，并与恶性肿瘤的不良预后相关。N-糖基化有助于调节CD147功能，包括CD147的成熟、基质金属蛋白酶（MMPs）的分泌和促进肿瘤转移。发展快速、可视化的蛋白质糖基化水平检测方法，并开发相应的药物先导分子，对其分子作用机制的研究具有重要意义。本项目申请之时，几乎没有任何用于检测活细胞中CD147的糖基化的有效方法，靶向CD147糖基化的特异性抑制剂的亦相对匮乏，迫切需要开发特异性、可视化的细胞成像生物传感器，开展新型CD147糖基化抑制剂的发现研究。针对此种现状，本项目利用基因编码荧光共振能量转移（FRET）原理，设计并构建了新的基因编码的FRET蛋白，用于检测CD147的糖基化，通过测量两个分子间荧光基团的FRET比率，成功实现了对活细胞内CD147糖基化水平的实时监测，并通过siRNA干扰实验确定了靶向CD147的特异性，最后，使用新开发的传感器成功地对CD147的去糖基化过程进行了连续活细胞成像。同时，通过计算机辅助筛选和抑制分析，开展了一系列CD147糖基化抑制剂的发现研究，最终发现一种化合物72，确定其对CD147糖基化具有显著抑制作用，进一步的细胞活性实验证实化合物72可抑制Hela细胞系中MMPs的产生和癌细胞的转移。以上研究成果为CD147糖基化相关的分子机制研究及其靶向药物开发奠定了基础。总之，项目执行期间，共发表SCI论文7篇，支持培养一名博士后研究员，以及博士、硕士研究生若干。