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别构调节(Allosteric regulation)是指调节分子结合蛋白活性位点以外的别构位点，诱导构象变化实现对蛋白活性位点功能的调节。与活性位点为适应内源性底物有较高同源性不同，别构位点具有高度多样性，结合的小分子选择性高，适于对蛋白家族中的亚型成员进行区分；另外，别构调节小分子不结合蛋白活性位点，不会破坏蛋白正常功能，调节效应有一定上限，毒副作用小，这些优点使得别构位点成为国际各大医药公司新的靶点发展方向。然而，当前别构位点主要来自于实验中的随机获得，缺乏对其本质理解和主动识别方法，严重影响了别构调节在实际中的应用。 我们通过生物信息学方法，分析并人工校验自1901年起的已知别构信息，建立别构数据库，即AlloSteric Database(ASD)，包括别构蛋白、别构调节分子、别构调节机制、别构相关疾病和别构药物等，并在此基础上，分析发展多种别构计算化学生物学工具，包括别构蛋白标准化处理流程，别构蛋白别构位点的识别方法以及蛋白靶标的别构小分子高通量筛选过滤系统等。经过5年的发展，ASD已成为别构领域的综合性生物信息学平台，为相关生物学家和化学家提供别构蛋白分析、位点识别、别构药物分子发现和优化等综合信息与服务，访问网址为http://mdl.shsmu.edu.cn/ASD/。 SIRT6属于Sirtuins家族，主要通过催化细胞内相关蛋白进行去乙酰化和单腺苷二磷酸核糖基化而参与基因组稳定性维持，DNA修复，炎症以及葡萄糖和脂质代谢，并与心脏疾病、糖尿病、肥胖症、癌症、衰老等疾病密切相关。SIRT6活性上调被认为是治疗上述多种疾病的新策略之一，因此SIRT6小分子激动剂的发现已成为国际各大制药公司和研究单位的热点。我们通过对SIRT6的结构分析发现其激动可来自于自身的别构调节，继而利用ASD中开发的工具，发现SIRT6潜在的别构调节位点，并在此位点筛选并药物化学优化获得了可调节SIRT6去乙酰化活性的小分子激动剂SML-203，EC150（Effective concentration able to increase enzyme activity to150％）为0.15uM。Octet实验结果显示，SML-203结合 SIRT6的亲和力Kd（Dissociation constant）为4.2uM，而且是一种快结合快解离模式，其结合速率（Kon）与解离速率（Koff）分别为2620(1/Ms)、0.011(1/s)。SIRT6激动剂的细胞学功能研究发现，SML-203可以：1）降低293T细胞内H3K9ac和H3K56ac水平，且对SIRT6蛋白水平没有影响；2）下调293T细胞内Hif1a相关靶基因的表达；3）降低MHCC-97L、BEL-7404、HepG2等肝癌细胞内H3K9ac和H3K56ac水平。通过尾静脉注射的方法研究了激动剂在小鼠体内的药代动力学参数，其中SML-203在血液中的半衰期为18.38小时。 总之，本论文针对蛋白的别构调节现象进行了系统分析并开发了一系列别构工具。利用这些方法，合理设计SIRT6的小分子激动剂，并初步探索了其在体外体内的生物活性和功能。