PLK1(Polo-like Kinase1)因其在细胞有丝分裂中的重要调控作用，和在多种癌细胞中高表达成为治疗癌症的重要靶标之一。同时，PLK1结构和功能都非常保守。斑马鱼Plk1激酶结构域的3D结构与人的PLK1的激酶结构域几乎一致;已有的生物实验也已经证明用斑马鱼模型研究PLK1是行之有效的。斑马鱼鱼卵受精后约40分钟完成第一次有丝分裂，之后大约每间隔15分钟分裂一次。这一优势使得利用斑马鱼的胚胎能够快速验证、评估有丝分裂的抑制剂，这其中就包含那些以PLK1为靶标的抑制剂。为了提高筛选效率和特异性，利用已经发表的PLK1的晶体结构和本实验室约有60，000个化合物的小分子库，我同时对PLK1的激酶结构域和PBD(polo-box domaim)进行了基于结构的虚拟药物筛选。依据虚拟筛选的自由能打分，我选择了375个候选小分子，进行了抑制斑马鱼早期胚胎卵裂的实验。其中有3个化合物显示出抑制细胞分裂的活性。我同时用斑马鱼早期胚胎对小分子库进行了随机的筛选。两种筛选方法比较，通过虚筛的方法来发现有丝分裂抑制剂的效率是随机筛选的11倍。在体外实验中，这三个候选分子中的一个在本论文中命名为I2，在in vitro实验中显示出对多种肿瘤细胞的抑制作用。Invivo抗肿瘤实验中，I2能够有效抑制异种移植肿瘤小鼠模型中PC3前列腺肿瘤的生长。在酶活性实验中，I2对PLK1显示出剂量依赖型抑制。I2的IC50值可与正处于临床研究中的PLK1小分子抑制剂ON01910的IC50值相媲美。本研究表明，结合计算机辅助药物筛选流程的斑马鱼实验能够显著提高发现特异生物靶标的抑制剂的效率。本文通过虚拟筛选结合斑马鱼实验发现的I2和它的类似物具有治疗癌症的潜力。　　斑马鱼中的遗传学研究帮助我们深入了解脊椎动物保守基因的功能，最终帮助我们更好的了解人类的疾病和健康。随着斑马鱼基因组测序的几近完成，使得现在有可能在所有斑马鱼基因中寻找突变体，以最终能够系统的来研究每个突变体产生的功能影响。为实现这一目标，本研究小组设计了流水线式的从大规模反转录病毒插入诱变到下一代深度测序再到全基因组比对的实验方法，以突变斑马鱼基因组中所有可能被突变的基因，并找到这些插入突变在基因组中的位置。本文应用下一代测序技术平台Illumina来测序斑马鱼基因组中与病毒插入位点相连的“邻接序列”(flanking sequence)。获得测序数据后，我设计了两种生物信息学分析方法对测序数据进行分析，以获得插入位点在基因组中的位置，并对这些插入位点进行了注释。对两种生物信息学方法共同预测出来的插入位点进行了PCR验证，结果表明高达88％的插入位点为真实的病毒整合位点。至本论文写作时间为止，本研究小组共测序了5，376条F1代携带有反转录病毒的斑马鱼，对外发布了13，316个病毒插入位点，其中863个为外显子插入型突变，2，462个第一个内含子型插入突变。这些插入位点可以通过UCSC基因组浏览器浏览查询(http://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgTracks?org=zebrafish&db=danRer7&hgt.customText=http://shuolinlab.mcdb.ucla.edu/rv/FT1-40_VT1-16/FT1-40_VT1-16.integ.bed)同时公众也可以通过访问网站:http://research.nhgri.nih.gov/ZInC/查询自己感兴趣的基因是否已有病毒插入突变体。携带有病毒捅入位点的斑马鱼系也通过国际斑马鱼信息中心ZFIN向公众公布。