以MIF为靶标的抑制剂药物高通量筛选模型的建立和应用

旨在以巨噬细胞迁移抑制因子(MIF)为靶标,采用紫外-分光光度法建立高通量药物筛选体系。对目的基因进行分子克隆,利用大肠杆菌原核表达系统进行纯化得到高纯度的目的蛋白,利用紫外-分光光度法构建酶活体系,并优化体系条件,建立合适的高通量药物筛选模型,最终从384种小分子中筛选出潜在的酶抑制剂。筛选模型构建成功,并筛选出酶活抑制率较高的小分子2种,测得半数抑制浓度IC50分别为59.07μmol/L、44.12μmol/L。针对MIF蛋白,建立了较理想的高通量药物筛选模型,适用于MIF蛋白酶活抑制剂的筛选,有利于后期的药物研发。     

以Neprilysin蛋白酶为靶标的药物筛选模型的建立及应用

目的:建立以蛋白酶Neprilysin(NEP)为靶点的高通量药物筛选模型,应用该模型筛选抑制剂。方法:利用毕赤酵母表达系统。构建重组质粒p PICZα-A-NEP,表达载体通过与酵母菌X-33基因组染色体发生同源重组,将外源基因整合于染色体后实现目的蛋白的表达。应用荧光共振能量转移法(FRET)检测蛋白酶活性,优化反应条件,建立药物筛选体系,筛选抑制剂。结果:成功构建表达载体p PICZα-A-NEP;建立了以NEP为靶标的药物筛选模型,获得模型反应动力学参数Vmax=3.6μM/s,Kcat/Km=4.5×105M-1s-1,测定模型Z-因子为0.89,说明体系稳定可用于以NEP为靶标的药物的高通量筛选;并用该模型对天然产物组分库进行筛选,在0.5mg/ml的药物浓度下,得到抑制率较高的药物为4种,并测得半数抑制浓度IC50值,其中MDCNCL01000242的IC50值最低,为(8.31±0.03)μg/ml。结论:建立的药物筛选模型较为理想,适用于NEP抑制剂的筛选,可促进药物的研发。     

靶向IRE1/XBP1信号通路的细胞水平高通量筛选模型建立

目的:建立基于细胞水平的inositol-requiring 1/X-box-binding protein 1 (IRE1/XBP1)信号通路高通量筛选模型,用于发现新型IRE1/XBP1信号通路抑制剂。方法:构建pCAX-F-XBP1△DBD-luciferase质粒,并与pcDNA3.1质粒共转人胚肾细胞HEK293,G418抗性筛选获得多个稳定表达荧光素酶的单克隆。结果:首先利用内质网应激诱导剂衣霉素(tunicamycin,TM)考察单克隆对内质网应激反应的敏感性,确定6#单克隆用于后续研究;其次对细胞接种量、溶剂DMSO终浓度和TM的作用浓度与孵育时间等条件进行优化,最终确定高通量筛选模型条件, Z'因子达到0.62;最后对包含多个激酶抑制剂在内的449个化合物进行筛选,发现27个潜在的IRE1/XBP1抑制剂,其中MG132、Sunitinib和Staurosporine的IC50分别为6.61(±1.51)μmol/L、6.25(±0.36)μmol/L和48(±8)nmol/L。结论:成功建立有效靶向IRE1/XBP1信号通路的高通量药物筛选模型,为基于IRE1/XBP1信号通路为靶点的药物发现奠定坚实基础。     

基于酵母水平的高通量药物筛选

随着后基因组时代的到来,越来越多的药物靶标蛋白将会被发现,基于靶标蛋白设计出的化合物也将大量涌现,高通量药物筛选日趋重要。酵母基因组的易操作性及其简单稳定的培养条件,使得该真核微生物成为一种理想的药物筛选工程细胞。本文讨论了选择酵母系统进行细胞水平筛选的优缺点,并从基于靶点和表型两种筛选模式对酵母水平的高通量药物筛选做一总结。     

新冠病毒主蛋白酶小分子抑制剂荧光共振能量转移高通量筛选模型的优化与应用北大核心CSCD

基于荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer, FRET)原理,以新冠病毒主蛋白酶(main protease, Mpro)为靶标,建立并应用Mpro小分子抑制剂FRET高通量筛选模型,以期快速筛选新型Mpro小分子抑制剂。利用大肠杆菌原核表达与分离纯化高活性的Mpro,再以FRET法进行比活力测定。基于FRET原理,以7-甲氧基香豆素-4-乙酸(7-methoxycoumarin-4-acetic acid, MCA)与2,4-二硝基苯酚(2,4-dinitropheno, Dnp)标记的多肽作为Mpro水解底物,通过优化反应缓冲液、Mpro反应浓度、反应温度与时间及DMSO耐受浓度,建立并应用Mpro小分子抑制剂FRET高通量筛选模型进行苗头化合物的筛选。利用大肠杆菌实现了高活性Mpro的原核表达与分离纯化,且比活力不低于40 000 U/mg。通过一系列优化实验,使用0.4μmol/L Mpro与5μmol/L底物建立了Z′因子值为0.79的Mpro小分子抑制剂FRET高通量筛选模型,且反应体系中含有的二硫苏糖醇(1,4-dithiothreitol,DTT)是影响FRET筛选模型可靠性的重要因素。通过对天然产物化合物库进行高通量筛选,发现白花丹素与银杏酸在体外对Mpro酶活性具有良好的抑制作用。本研究建立了基于FRET原理的Mpro小分子抑制剂高通量筛选模型,初步证实了白花丹素与银杏酸是一类新型苗头化合物,为抗新型冠状病毒药物先导化合物的筛选与发现奠定了基础。     

稳定表达RFP-GFP-LC3的大鼠胰岛β细胞株的构建

为了简便自噬相关机理药物在胰岛β细胞上的高通量筛选,实验通过慢病毒转染技术,将RFP-GFP-LC3质粒转入大鼠胰岛β细胞株(RIN-m5f),用G418对感染细胞进行筛选,激光共聚焦进行活细胞拍摄验证,得到100%表达RFP-GFP-LC3质粒的细胞株。无血清饥饿处理细胞,结果显示:饥饿组GFP/RFP荧光点比值较对照组下降, P62蛋白表达量以及S6K磷酸化水平降低,加入10μmol/L氯喹部分抑制自噬后, GFP/RFP荧光点比值回升。以上结果表明稳定表达RFP-GFP-LC3的RIN-m5f构建成功,并能够以简单的检测方式准确表达自噬全过程,为自噬在糖尿病药物机理方面的研究奠定了基础。     

以EV71 3Cpro为靶标的抗病毒药物筛选模型的建立及抗3Cpro化合物筛选

建立一种以EV71 3C蛋白酶为靶标的抗肠病毒药物筛选模型,并应用于小分子化合物库筛选具有抗EV71活性的化合物.从临床手足口病例标本中分离肠道病毒进行PCR鉴定及基因组测序.通过插入突变在黄色荧光YFP编码框合适位点处引入EV71 3C酶切位点,构建对3C蛋白酶敏感的报告质粒pc DNA3-m YFP,然后将其与表达3C的质粒共转293A细胞,在3C抑制剂Rupintrivir存在与否的情况下通过荧光显微镜和酶标仪检测Ex(500nm)/Em(535nm)荧光信号的变化,判断建模是否成功;利用建好的筛选模型在高通量药物筛选平台对小分子化合物库进行初筛和复筛;再利用空斑分析检测筛选出的活性化合物是否对临床分离的EV71毒株具有抑制作用.m YFP在293A细胞中表达良好,3C的表达使荧光信号下降80%,Rupintrivir的存在则几乎不影响荧光表达,说明以3C为靶位的筛选模型构建成功.经过高通量初筛和复筛从26 000多种小分子化合物中获得26种能够显著回复m YFP表达的活性化合物;空斑分析显示其中2种化合物具有较为明显的抑制EV71复制的活性.因此,我们所构建的3C-m YFP共表达系统是一种简便有效的、可用于高通量筛选抗EV71 3C~(pro)药物的筛选模型.     

代谢型谷氨酸受体5亚型高通量筛选模型的建立

目的: 利用荧光测钙的方法,建立了人源代谢型谷氨酸受体5亚型(mGluR5)的高通量筛选模型。方法: 通过基因合成得到mGluR5的ORF区域,并将其构建到pCNDA3.1真核表达载体上。将此重组质粒转染HEK293细胞,利用抗生素筛选和钙流检测方法得到稳定表达mGluR5的重组细胞株。结果: 对试验条件:接种密度,孵育时间,溶剂DMSO浓度进行了优化,建立了稳定可靠的实验系统。并使用该受体特异激动剂和拮抗剂进行了功能验证,其中激动剂EC50 L-Quisqualic acid(67.8nmol/L) > L-Glu(2.73μmol/L),抑制剂IC50 MTEP(3.3nmol/L) > Fenobam(23.5nmol/L)系统Z因子为0.68,证明建立了一个人源mGluR5抑制剂的细胞筛选模型。利用此重组细胞株对360种化合物进行了筛选,找到了若干对mGluR5有抑制效果的化合物。结论: 此细胞模型适用于mGluR5抑制剂的高通量筛选。     

一种新型细胞微阵列的制作和应用

为了高通量地检测大量培养细胞中基因原位表达, 发明了一种制作细胞微阵列的新方法,成功地制作含20种细胞系共100个供体细胞石蜡混合物点阵的细胞微阵列.免疫组化检测P53, P21, PTEN、P16基因在细胞微阵列中的蛋白质表达.原位杂交检测BRD7、NGX6 基因在细胞微阵列中mRNA原位表达.建立了P53、P21、PTEN、P16蛋白和BRD7、NGX6 mRNA 在不同培养细胞中的原位表达谱.细胞微阵列为基因功能研究提供一种新的高通量工具.细胞微阵列可广泛用于DNA、RNA和蛋白质水平上的基因原位表达研究.细胞微阵列还可用于筛选药物作用靶标的研究.     

蜘蛛香中的环烯醚萜类化合物在巨噬细胞中的抗炎活性研究

蜘蛛香(Valeriana jatamansi Jones)作为我国多个民族常用的传统草药具有广泛的药用价值,从蜘蛛香中筛选有效化合物并研究其作用机制,对蜘蛛香的综合开发和利用具有重要的意义。本研究采用脂多糖(LPS)处理RAW264.7细胞作为炎症细胞模型,对从蜘蛛香干燥根及根茎中分离得到的14个环烯醚萜类化合物进行抗炎活性研究。结果显示,化合物1、2、3、5、8、9均可以明显抑制NO的产生,其中化合物1和2的抑制效果最为显著,IC_(50)值分别为0.88和0.62μmol/L。进一步实验研究结果显示,化合物1和2可抑制LPS诱导的RAW264.7细胞中TNF-α、IL-1β、IL-6的分泌,下调iNOS、COX-2、NLRP3蛋白表达及IκBα、STAT3和mTOR的磷酸化水平,但是对MAPKs蛋白家族无明显影响。综上说明化合物1和2可能通过下调NF-κB及mTOR/STAT3信号通路,减少炎症相关蛋白的表达以及炎症因子的分泌,从而降低LPS诱导的巨噬细胞的炎性反应。     

EGCG通过STAT3抑制血管内皮细胞炎性因子表达

[目的]研究茶多酚EGCG对脂多糖(LPS)诱导的血管内皮细胞炎性因子表达的抑制作用及其机制。[方法]利用MTT和流式检测LPS和EGCG对血管内皮细胞的毒性作用,实时荧光定量PCR检测炎性因子mRNA的水平,多重液相蛋白定量技术检测炎性因子的蛋白表达,Western Blot检测STAT3及其磷酸化水平。[结果]EGCG最大浓度(100μmol/L)对血管内皮细胞无毒性;LPS处理可显著或极显著诱导炎性因子(TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-8)在mRNA和蛋白水平的表达(P<0.05或P<0.01),LPS对炎性因子的促进作用具有剂量效应;25μmol/L或50μmol/L EGCG预处理能极显著抑制LPS诱导的血管内皮细胞炎性因子的表达(P<0.01),同时抑制LPS诱导的STAT3磷酸化;STAT3抑制剂能显著增强EGCG抗炎效果。[结论]EGCG通过STAT3通路抑制LPS诱导的血管内皮细胞炎症因子的表达。     

以蛋白激酶B为靶点的新型抗结核药物高通量筛选模型的建立和应用

【目的】建立以结核分枝杆菌蛋白激酶B为靶点的高通量筛选模型,并运用此模型进行化合物的筛选。【方法】克隆和表达结核分枝杆菌蛋白激酶B,并以其为靶酶建立并优化PknB抑制剂高通量筛选模型,利用该模型对化合物样品进行筛选,并对筛选到的阳性化合物进行抗菌和抑酶活性评价。【结果】利用该模型筛选了化合物样品18 000个,得到具有抑酶活性的阳性化合物8个,其中3个化合物具有较好的对结核分枝杆菌、海分枝杆菌、耻垢分枝杆菌的抑菌活性。【结论】建立的以PknB为靶点的抗结核药物高通量筛选模型具有灵敏度高、稳定性强等优点,可成功用于化合物的高效筛选。筛选得到3个在抑酶水平和抗菌方面均具有良好活性的阳性化合物样品,值得进一步研究。     

用于FK506类小分子化合物筛选的细胞模型的建立

建立FKBP12/Fas双聚体可诱导细胞凋亡生物效应的细胞模型,为FK506类小分子化合药物的初步筛选提供一个可应用的技术平台.首先利用RT-PCR方法钓取人源性Fas胞浆区基因,测序鉴定正确后,插入到载体pC4M-FV2E中,构建pC4M-FV2E/Fas表达质粒.然后将Myr-FKBP12-Fas融合基因从pC4M-FV2E/Fas质粒克隆进pEGFP-N1中.最后将重组质粒pEGFP-N1/FKBP12-Fas转染进HEK293细胞,并利用G418筛选融合基因FKBP12-Fas稳定表达的细胞株.实验结果显示,阳性化合物AP20187作用4～6 h后,稳定转染的靶细胞发生凋亡,基因组呈现典型的“DNA Ladder”,而FKBP12的天然结合蛋白FK506可竞争性地阻断这种阳性药物诱导的细胞凋亡.研究提示：所构建的细胞模型,可用于以FKBP12为靶标、基于FK506空间构型设计合成的FK506类小分子化合药物的初步筛选.     

12a-羟基明杜西酮通过Wnt/β-catenin信号通路促进人肝癌细胞凋亡的作用研究

为了探讨化合物12a-羟基明杜西酮对人肝癌细胞系Hep G2增殖与凋亡的影响及其作用机制,本研究采用MTT法检测人肝癌细胞系Hep G2的增殖情况;应用流式细胞术检测细胞的周期分布、凋亡率和ROS水平;通过Western Blotting法检测Wnt/β-catenin信号通路相关蛋白的表达情况。结果表明,化合物12a-羟基明杜西酮可抑制人肝癌细胞系Hep G2的增殖,其抑制率与作用浓度呈时间和剂量依赖性,24 h、48 h和72 h的IC50分别为(12.8±0.67)μmol/L、(8.8±0.43)μmol/L和(6.6±0.42)μmol/L;12a-羟基明杜西酮可剂量依赖性地(5μmol/L、10μmol/L和20μmol/L)使Hep G2细胞阻滞在G2/M期(p0.05),同时可增加细胞凋亡率(p0.05),提高细胞内ROS水平(p0.05)。此外,12a-羟基明杜西酮对Hep G2细胞内总的、细胞质的和细胞核的β-catenin蛋白表达均有降低作用,这说明Wnt/β-catenin通路可能受到了抑制。进一步的研究结果也证实了上述推测:12a-羟基明杜西酮可使Dvl-2、Dvl-3、GSK-3β(p-ser9)、c-myc、survivin的蛋白表达下降,而使GSK-3(p-tyr216)、Axin-2的蛋白表达水平升高,对总的GSK-3β蛋白水平则无明显影响。上述结果表明,化合物12a-羟基明杜西酮可以抑制人肝癌细胞系Hep G2的增殖并诱导其凋亡,其主要作用机制可能与升高细胞内ROS水平和抑制Dvl/GSK-3β/β-catenin信号通路有关。     

小窝蛋白-1对洛伐他汀联合塞来昔布治疗宫颈癌的分子影响

探讨洛伐他汀联合塞来昔布作用于宫颈癌细胞SiHa的关键分子及对下游信号分子的影响。分别用不同浓度的洛伐他汀和塞来昔布孵育宫颈癌细胞Si Ha,根据CCK-8试剂盒检测24 h的细胞增殖结果,计算两药的IC_(50)。用IC_(50)浓度的洛伐他汀和塞来昔布作用于SiHa,qPCR检测小窝蛋白-1的mRNA水平变化以及Akt、ERK1/2和STAT3的磷酸化水平。SiHa细胞经洛伐他汀和塞来昔布处理24 h后,IC_(50)值分别为25μmol/L和50μmol/L;洛伐他汀或塞来昔布单独处理Si Ha细胞24 h,均可从蛋白水平抑制小窝蛋白-1的表达;并且洛伐他汀可协同塞来昔布降低小窝蛋白-1引起的Akt、ERK1/2和STAT3信号分子磷酸化。洛伐他汀和塞来昔布联合应用下调宫颈癌细胞小窝蛋白-1的表达,并且可以显著性抑制下游信号分子的激活。     

流感病毒神经氨酸酶抑制剂的筛选

以神经氨酸酶为药物靶点筛选神经氨酸酶抑制剂, 是研究和开发抗流感病毒药物的重要途径. 应用虚拟药物筛选方法, 从化合物数据库中选出部分待测化合物, 然后应用已建立的 神经氨酸酶抑制剂的高通量筛选模型, 检测了这些化合物的抑制活性, 从中发现了3个活性较高、结构新颖的化合物, 其IC50在0.1~3 μmol/L之间, 这些活性化合物的结构特点, 对于新型神经氨酸酶抑制剂的设计与开发, 将提供重要的信息指导. 流感病毒神经氨酸酶抑制剂的筛选结果表明, 虚拟筛选技术与高通量筛选技术的合理结合, 将有利于促进药物筛选与药物发现.     

以番茄斑萎病毒核蛋白为靶点的荧光偏振药物筛选体系的建立及应用

目的:基于荧光偏振技术建立靶向番茄斑萎病毒(Tomato spotted wilt virus,TSWV)核蛋白(NP)与核酸相互作用的药物筛选体系,并应用该体系展开药物筛选。方法:将目的基因克隆到pGEX-6p-1表达载体上,并采用大肠杆菌表达系统进行目的蛋白的异源表达。建立靶向TSWV NP与核酸相互作用的荧光偏振药物筛选体系,对体系的结合时间、DMSO耐受、变异性和稳定性进行研究,并展开药物筛选。结果:成功构建重组质粒pGEX-6p-1-NP,在大肠杆菌中表达并分离纯化出高质量的核蛋白。基于荧光偏振技术建立了信噪比为8∶1,Z因子为0. 82的稳定的靶向TSWV NP与核酸相互作用的药物筛选体系,并对化合物库中1 000种化合物展开药物筛选,经过初步筛选获得了1种IC_(50)为4. 15μmol/L的化合物。结论:建立了稳定的荧光偏振筛选体系,适用于靶向NP与核酸相互作用的药物的筛选。筛选到的化合物为番茄斑萎病毒的预防和控制提供参考。     

以苯丙氨酰-tRNA合成酶为靶点的新型抗结核药物高通量筛选模型的建立和应用

【目的】建立结核分枝杆菌PheRS抑制剂高通量模型,并运用此模型筛选化合物和发酵液样品。【方法】克隆和表达结核分枝杆菌PheRS蛋白并优化其酶活测定方法,在此基础上建立结核分枝杆菌PheRS抑制剂高通量筛选模型,并通过耻垢分枝杆菌作为检定菌对筛选到的样品进行抗菌活性测定及细胞毒性评价。【结果】运用此模型筛选了化合物样品11 600个,发酵液样品5 200个,筛选得到阳性化合物9个,阳性发酵液37个。而后通过耻垢分枝杆菌作为检定菌的抗菌活性测定及细胞毒性评价后,得到了6个发酵液阳性样品。【结论】建立的PheRS抑制剂模型可成功用于化合物和微生物发酵液的高效筛选,得到的6个发酵液阳性样品在酶水平和抗分枝杆菌方面均具有良好活性且毒性较低,值得进一步研究。     

十子代平方水煎液对原代骨骼肌细胞胰岛素抵抗模型的影响

本实验观察十子代平方对原代骨骼肌细胞胰岛素抵抗模型的影响,探讨其改善胰岛素抵抗的作用机制。对原代骨骼肌细胞应用5×10-7mol/L胰岛素干预12 h建立胰岛素抵抗模型,应用十子代平方高、中、低浓度(400、100、25μg/m L)(SZDP-H、SZDP-M、SZDP-L)对造模成功的骨骼肌细胞进行干预,同时另设正常组、模型组,吡格列酮组(40μmol/L)作对照,药物干预24 h后用葡萄糖氧化酶法测定骨骼肌细胞上清液葡萄糖剩余量,采用Western-blot方法测定该方药物干预后骨骼肌细胞AKT、GSK-3β蛋白的表达。实验结果表明十子代平方可以改善骨骼肌细胞胰岛素抵抗模型的葡萄糖代谢,增加AKT和磷酸化位点Ser473蛋白表达,降低GSK-3β蛋白表达,增加其磷酸化位点Ser9蛋白表达。十子代平方可能通过调节AKT/GSK3β通路的机制改善胰岛素抵抗模型骨骼肌细胞的葡萄糖代谢。     

microRNA-3163靶向乳腺癌耐药蛋白逆转肺癌细胞多药耐药作用

目的:验证microRNA-3163(miR-3163)在肺癌细胞中是否靶向乳腺癌耐药蛋白(BCRP),探索逆转肺癌细胞抗肿瘤药物多药耐药(MDR)的干预策略。方法:检测BCRP在肺癌细胞A549和耐药细胞系A549/ADR中的表达,利用系列浓度梯度的抗肿瘤药物处理细胞,计算其作用的IC50值;在A549/ADR细胞中转染miR-3163的模拟物或抑制剂,用Western印迹检测BCRP的表达水平;在此基础上检测miR-3163对抗肿瘤药物杀伤A549/ADR细胞的影响。结果:与A549细胞相比,A549/ADR细胞具有对抗肿瘤药物的MDR特性,BCRP在A549/ADR细胞中的表达显著上调。转染miR-3163的模拟物能够上调A549/ADR细胞对抗肿瘤药物阿霉素、紫杉醇、吉西他滨和吉非替尼的敏感性,逆转其MDR作用。这些抗肿瘤药物作用的IC50值分别从4.86±0.33、0.41±0.05、3.79±0.26和5.51±0.25μmol/L下调至0.30±0.05、0.07±0.01、0.67±0.10和1.58±0.42μmol/L。特异性实验结果表明,miR-3163的模拟物能够在A549/ADR细胞中下调BCRP的表达水平,转染miR-3163的抑制剂能够阻断miR-3163模拟物的作用。结论:miR-3163有可能通过靶向耐药蛋白BCRP逆转肺癌细胞的MDR作用。