Sarcodonin类天然产物的结构优化及促神经轴突生长构效和作用机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21572182
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    67.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0706.药物化学生物学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The enhancement of memory and learning by small molecules is of significant current interest to society. This approach could alleviate the course of neurodegenerative diseases such as Alzheimer's. Traditional medicinal resources constitute a valuable pool, in particular regarding the identification and synthesis of biologically active lead structures..1. In the previous study, we first demonstrated that both sarcodonin G and A, cyathane -type diterpene compounds isolated from the higher fungus Sarcodon scabrosus, possessed remarkable neuritogenic (neurite outgrowth-promoting) properties. In order to improve their bioactivities and to deeply elucidate mechanism of action, structural modifications of three positions C14, C15 and C19 on sarcodonin G and A are performed by using organic synthetic approaches to provide a chemical library of novel derivatives..2. Using PC12 cells and 1321N1 cells assays, evaluation of neuritogenic activities of the semisynthetic compounds will be conducted to find more active compounds..3. Structure–activity relationships of sarcodonin derivatives will be studied in detail to identify their active structural requirements..4. Effects of some potent active sarcodonin analogues on morphology of PC12 cells are carried out to examine..5. Effects of various specific kinases, such as the MAPK kinase (MEK) inhibitor PD98059, on neurite outgrowth from PC-12 cells induced by highly potent bioactive compound, will be tested by Western blotting analysis..6. Effects of bioactive compounds on intracellular cAMP levels in PC12 cells are determined..The aim of the present studies undertaken are to elucidate structure-activity relationships of this class of diterpenic compounds, mechanism of action of inducing significant neurite outgrowth in PC12 cells by the compounds with strong activity. These results are to lead to the discovery of potent neurotrophic compounds for blood brain barrier penetration and for the treatment of neurodegenerative conditions such as Alzheimer's.
申请人研究发现鸟巢二萜天然产物sarcodonin G 和A 具有显著增强神经生长因子(NGF)诱导神经轴突生长活性,而这些二萜化合物的分子结构和神经营养活性关系鲜见报道,以及它们对促NGF诱导神经轴突生长的作用机制尚不够清晰。为提高其生物活性,本项目通过大量分离sarcodonin、结合有机合成方法对其结构进行多位点改造和修饰以得到sarcodonin衍生物分子库;通过PC12细胞及1321N1细胞活性测定,筛选出具有高活性的促NGF介导的神经轴突生长活性的新化合物;探讨高活性化合物对NGF诱导PC12细胞轴突生长信号通路的影响。本研究目的在于探明sarcodonin类化合物增强NGF诱导细胞轴突生长的构效关系,从分子和细胞角度揭示高活性化合物调控NGF诱导细胞轴突生长的作用机制,为进一步研究神经发育与神经退行性疾病的生物学与生理学功能提供化学和药理学依据。

结项摘要

神经退行性疾病的发生与年龄密切相关,随着人口老龄化以及人口平均寿命的逐年增加,患有神经退行性疾病的人群越来越多。其中发病率最高的阿尔茨海默病(AD) 已被世界卫生组织列为21世纪严重危害人类健康的五大疾病之一。然而,目前的临床药物仅能缓解AD的症状。因此研发安全有效的AD防治药物,已成为关系国计民生的重大问题。.本研究半合成鸟巢烷型二萜sarcodonin系列衍生物60多个;从五种真菌发酵物中分离鉴定了65个化合物,包括40个新的sarcodonin类似物,首次发现含1,3二氧惡烷环的二萜和4,9-裂环二萜,并利用波谱技术、X-单晶衍射、化学反应以及园二色谱ECD方法确定了新化合物的分子结构和绝对构型。以PC12细胞为模型,筛选出40多个促NGF介导的神经突起生长活性化合物,探讨了活性化合物的构效关系;揭示了活性化合物erincine A通过TrkA/Erk1/2依赖途径促进NGF诱导PC12细胞突起生长;以PC12细胞和大鼠原代神经元为模型,首次发现了两个sarcodonin G含氟衍生物对神经突起表现相反的活性,促进突起生长(激动剂)和抑制突起生长(拮抗剂)作用,揭示了它们对NGF的受体Trek A具有双功能调节作用,它们可能结合于NGF与其Trk A受体组成的蛋白复合体上,对NGF激发的下游信号通路即PKC依赖的以及PKC不依赖的ERK/CREB产生不同的影响,使得PC12细胞的突起生长呈现不同的趋势;同时,LPS诱导的BV-2小胶质细胞炎症抑制活性显示,20多个化合物通过下调iNOS和COX酶显示抗神经炎作用。本研究为深入理解sarcodonin二萜的神经营养活性机制奠定基础,也为抗神经退行性疾病的药物设计提供了新思路。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Polyoxygenated cyathane diterpenoids from the mushroom Cyathus africanus, and their neurotrophic and anti-neuroinflammatory activities.
来自蘑菇 Cyathus africanus 的多氧氰烷二萜及其神经营养和抗神经炎症活性
  • DOI:
    10.1038/s41598-018-20472-4
  • 发表时间:
    2018-02-01
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Wei J;Guo WH;Cao CY;Kou RW;Xu YZ;Górecki M;Di Bari L;Pescitelli G;Gao JM
  • 通讯作者:
    Gao JM
Chemical constituents from Hericium erinaceus and their ability to stimulate NGF-mediated neurite outgrowth on PC12 cells
猴头菇的化学成分及其刺激 PC12 细胞上 NGF 介导的神经突生长的能力
  • DOI:
    10.1016/j.bmcl.2015.10.016
  • 发表时间:
    2015-11-15
  • 期刊:
    BIOORGANIC & MEDICINAL CHEMISTRY LETTERS
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Zhang, Cheng-Chen;Yin, Xia;Gao, Jin-Ming
  • 通讯作者:
    Gao, Jin-Ming
Molecular Diversity and Potential Anti-neuroinflammatory Activities of Cyathane Diterpenoids from the Basidiomycete Cyathus africanus.
担子菌 Cyathus africanus 中氰烷二萜的分子多样性和潜在的抗神经炎症活性
  • DOI:
    10.1038/s41598-017-09118-z
  • 发表时间:
    2017-08-21
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Wei J;Cheng Y;Guo WH;Wang DC;Zhang Q;Li D;Rong J;Gao JM
  • 通讯作者:
    Gao JM
Chemical Constituents from Hericium erinaceus Promote Neuronal Survival and Potentiate Neurite Outgrowth via the TrkA/Erk1/2 Pathway.
猴头菇的化学成分通过 TrkA/Erk1/2 途径促进神经元存活并增强神经突生长
  • DOI:
    10.3390/ijms18081659
  • 发表时间:
    2017-07-30
  • 期刊:
    International journal of molecular sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Zhang CC;Cao CY;Kubo M;Harada K;Yan XT;Fukuyama Y;Gao JM
  • 通讯作者:
    Gao JM
Cyathane diterpenoids and drimane sesquiterpenoids with neurotrophic activity from cultures of the fungus Cyathus africanus
来自非洲 Cyathus africanus 真菌培养物的具有神经营养活性的 Cyathane 二萜和 Drimane susquiterpenodis
  • DOI:
    10.1038/s41429-018-0106-3
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF ANTIBIOTICS
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Kou, Rong-Wei;Du, Shuang-Tian;Gao, Jin-Ming
  • 通讯作者:
    Gao, Jin-Ming

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  • 作者:
    王晓艳;储著胜;宋雪兰;李伟霞;张辉;张明亮;吴娅丽;潘思源;唐进法;高锦明
  • 通讯作者:
    高锦明

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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