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热休克蛋白90(heat shock protein90,HSP90)是细胞内含量最丰富的蛋白之一,占胞内蛋白总量的1-2%。当细胞受到外界刺激时,HSP90稳定胞内蛋白的构象,维持细胞稳态。许多与肿瘤发生发展密切相关的癌蛋白都需要HSP90维持构象稳定,是HSP90客户蛋白。抑制HSP90功能会引起这些蛋白的降解,阻断肿瘤依赖的生长信号,最终达到抑制肿瘤生长的目的。因此,HSP90是潜在的抗肿瘤药物靶点。 虽然HSP90抑制剂在临床试验中显示出一定的治疗效果,但其引起的热休克反应(heat shock response,HSR)被认为是削弱治疗效果的主要原因之一。HSR是一种细胞自我保护机制,表现为多种热休克蛋白如HSP72和HSP27表达量的上升。这些具有抗凋亡作用的热休克蛋白削弱了HSP90抑制剂的疗效。我们致力于开发不诱导HSR反应的新型HSP90抑制剂,研究其作用机制,并在此基础上设计联合用药方案,提供新的肿瘤治疗策略。 本研究中,我们建立了一系列HSP90的筛选模型,进行了HSP90抑制剂的筛选工作,并初步对活性化合物X66的抗肿瘤作用以及机理进行了研究。 首先,我们用大肠杆菌表达系统表达纯化人源和具有ATPase活性的酵母的HSP90,构建了HSP90抑制剂分子水平筛选模型,包括荧光偏振(Fluorescentpolarization,FP)实验及ATPase活性实验。通过计算机模拟,我们获得了一系列可能结合在HSP90 N端的ATP结合位点的化合物。利用已有的细胞水平筛选模型及上述两种分子水平筛选模型,我们从上百个化合物中发现了数个具有较强HSP90抑制活性的化合物。其中,我们发现X66是一种不诱导HSR的新型HSP90抑制剂。 然后,我们详细研究了X66的抗肿瘤作用机制,包括与HSP90的结合方式、对客户蛋白的作用、对细胞周期及凋亡的影响,并全面评价了其体内外抗肿瘤作用。我们发现,X66具有广谱的抗肿瘤活性。通过结合HSP90 N端,抑制蛋白的ATPase活性,X66引起客户蛋白降解,诱导细胞周期阻滞及凋亡,产生抗肿瘤作用。此外,我们研究了X66不诱导HSR反应的原因,发现X66不激活启动HSR反应的关键转录因子heat shock factor-1(HSF-1)。X66与HSP90和蛋白酶体双重抑制剂雷公藤红素(Celastrol)联合作用,在体内外产生协同抗肿瘤作用。该协同作用可能是由X66逆转Celastrol诱导的HSR而产生的。 综上所述,我们对新型HSP90 N端抑制剂X66的药理作用进行了系统的研究,揭示了该化合物同时具有抗肿瘤作用和不诱导HSR的特性。此外,通过逆转HSR,X66与HSP90抑制剂和蛋白酶体抑制剂联合应用产生协同抗肿瘤作用。因此,我们为HSP90抑制剂的开发及克服其临床耐药提供了新的思路,并为联合用药的策略提供了实验基础,具有明显的学术价值和临床意义。