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靶向PCID2阻滞DCTPP1介导的肝癌细胞DNA合成的作用机制及查尔酮类化合物优化

批准号:
82060666
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
34.0 万元
负责人:
白仲添
依托单位:
学科分类:
抗肿瘤药物药理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
白仲添

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
细胞异常增殖是肿瘤发生的主要特征。我们前期药物干预后肝癌细胞转录组学数据发现了新的增殖及周期调控因子PCID2,其沉默后的蛋白组学数据发现DNA合成关键蛋白DCTPP1显著下调,且二者发生蛋白互作,发现其参与肿瘤细胞周期调控。天然产物库分子对接发现与该蛋白结合较好的化合物具有共同骨架-查尔酮结构,其中查尔酮衍生物DMCC显著下调PCID2表达水平,在肝癌增殖抑制中体现了良好的活性。分子动力学模拟发现DMCC主要结合于PCID2的结构稳定区(PCID2-DSS1)。据此假设:DMCC通过靶向PCID2抑制DCTPP1阻滞肝癌进程。本课题拟采用蛋白互作及结合位点分析,阐明PCID2通过DCTPP1调节肝癌细胞增殖的机制;利用冷冻电镜分析DMCC抑制PCID2活性的关键基团及其多靶点结合特性,并以此为依据优化DMCC分子结构,以期合成出细胞周期特异性靶点高效抑制剂,为肿瘤靶向药物研发奠定基础。
英文摘要
Abnormal cell proliferation is a major feature of tumorigenesis. Our transcriptome data after treated hepatocellular carcinoma cells with drug intervention revealed a novel regulator of tumor cell proliferation and cycle: PCID2. The proteomic data after silenced PCID2 showed that DCTPP, a critical protein of DNA synthesis, was significantly down-regulated. BiFC showed that PCID2 and DCTPP1 interacted with each other. The results suggest that PCID2 involved in regulating tumor cell cycle. The molecular docking analysis from the natural product bank found compounds binding well to PCID2 had a common skeleton-chalcone structure, among which the chalcone derivative DMCC significantly down-regulated PCID2 expression. DMCC presented a good inhibitory activity against HCC cell proliferation. Molecular dynamics simulation showed that DMCC was mainly bound to the stabilized region of PCID2 (pcid2-dss1). Based on the above, we hypothesized DMCC inhibits DCTPP1 mediated DNA synthesis by targeting PCID2 to block HCC progression. In this study, protein interaction and binding site analysis were used to elucidate the mechanism of PCID2 regulating cell proliferation by affecting DCTPP1. The key radicals of DMCC inhibiting PCID2 activity and its targeted binding pattern will be analyzed by Frozen electron microscopy(Cryo-EM). Based on this, the molecular structure of DMCC will be optimized, so as to synthesize more efficient inhibitors with cell cycle specific targets, and dedicate to the research and development of targeted drugs against HCC.
本项目深入探讨了PCID2在肝癌中的作用机制及其作为治疗靶点的潜力。我们首先明确PCID2是调节肝癌发生发展的关键因子,PCID2在肝癌组织和细胞中均高表达且与患者预后不良密切相关。基于此,我们进一步明确PCID2在肝癌中的作用机制和作用途径。通过RNA-seq转录组、蛋白质组学和靶向代谢组学等测序技术进一步证实:PCID2可能通过与DCTPP1相互作用调节嘧啶代谢相关酶,参与肝癌的能量代谢重编程,特别是调控嘧啶代谢和dNTP池稳定性。最后我们基于PCID2蛋白结构设计合成了多种查尔酮类似物(包括TMOCC和TMONC),通过体内外实验验证其显著的抗癌活性及药用价值,为肝癌的治疗提供新策略。研究揭示了PCID2与DCTPP1之间的相互作用,并进一步阐明了两者在调控嘧啶代谢、DNA合成及细胞周期方面的重要性。研究表明,DCTPP1不仅能够干扰肿瘤代谢和增殖,还参与了肝癌能量代谢重编程的关键过程。此外,基于查尔酮结构设计合成了多种具有显著抗癌活性的化合物TMOCC和TMONC,并通过体内外实验验证了其药效,为肝癌治疗提供了新的策略。同时,我们发现了ERK/MAPK信号通路在TMONC诱导的HCC细胞凋亡中扮演的重要角色,这为进一步理解癌症发生发展的分子机制提供了新视角。研究成果不仅加深了对肝癌发生发展分子机制的理解,也为开发新型抗癌药物提供了科学依据。通过多学科协作,团队成功实现了从基础研究到应用转化的全链条布局,展现了科研成果向临床应用转化的巨大潜力。在本项目支持下,团队共发表学术论文10篇,其中SCI收录论文9篇,获批国家发明专利1件。项目实施过程中培养了多名科研人才,项目负责人白仲添获“甘肃省领军人才(第二层次)”,培养博士研究生2名、硕士研究生4名,在学期间发表了高水平学术论文,涵盖《Journal of Agricultural and Food Chemistry》《International Journal of Cancer》等中科院一区或二区国际期刊,成果显示出很高的学术价值和创新性。
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