蛋白质是生命体最为重要的组成单元之一,也是承担各类生命活动进行的主要执行者。蛋白质的翻译后修饰是真核生物体内最基本的生命反应之一,是蛋白质加工成熟的必要环节,也是蛋白质功能结构多样性的分子基础。蛋白质的翻译后修饰种类众多,包括磷酸化,泛素化,甲基化,乙酰化,糖基化,脂肪酸化等。种类繁多的蛋白翻译后修饰各自调控不同的生命功能网络,增加了生命体活动的复杂性,是生物体适应快速变化外部环境的基础。翻译后修饰酶的异常与许多疾病包括癌症,阿尔兹海默症,糖尿病等的发生与发展密切相关。因此,靶向翻译后修饰相关蛋白进行药物研发已经成为最为热门的药物研究领域。在众多的翻译后修饰中,乙酰化和泛素化是发现最早,研究最为详细的翻译后修饰,在细胞内广泛分布,存在于细胞生命周期的各个阶段,在调控细胞内各类生命活动包括基因的转录表达,DNA修复,蛋白的定位和稳定性等发挥重要作用,是生物研究与临床研究的重点领域。乙酰化修饰是将乙酰基通过共价反应连接在底物的赖氨酸,主要依赖三种蛋白包括乙酰转移酶,去乙酰化酶以及乙酰化识别因子完成信号的传递。目前靶向乙酰化修饰的上市药物主要靶向去乙酰化酶,例如帕比司他等。靶向乙酰化识别因子的药物已有多种处于临床研究,例如OTX-015等。而靶向乙酰转移酶的药物研发还较为落后,仅停留在临床前研究。其中具有药物开发潜力的小分子仅有靶向p300的A-485以及靶向MOZ的WM-1119等两类。泛素化修饰是指将泛素蛋白或泛素蛋白链共价修饰在底物蛋白赖氨酸上,主要依赖E1泛素激活酶,E2泛素结合酶和E3泛素连接酶的级联酶活反应进行,泛素化的去除主要依赖去泛素化酶完成。目前,靶向泛素化修饰的上市药物仅有靶向E3泛素连接酶CRBN的免疫调节类小分子,包括沙利度胺,来那度胺等。而靶向E1泛素激活酶,E2泛素结合酶和去泛素化酶的药物还处在临床或临床前研究。目前,靶向去泛素化酶小分子抑制剂的研究,除了一类靶向USP14的药物VLX1570处在临床阶段,其他抑制剂还处在临床前研究。总体看来,在对乙酰化和泛素化修饰相关蛋白的药物开发中,靶向乙酰转移酶和去泛素化酶的研究还较为落后,亟需开发新的小分子发现平台,突破该类靶点的小分子发现和药物研发的现有困境。在本文中,我们主要对乙酰转移酶GCN5和去泛素化酶USP8进行了新型小分子抑制剂的发现及作用机制研究。对于乙酰转移酶GCN5,我们首先基于Alphascreen技术,建立了靶向GCN5的高通量筛选平台。通过对实验室现有的包含两万余个化合物的化合物库的高通量筛选,我们得到了苗头化合物DC_G16。利用放射性同位素实验,核磁共振实验和表面等离子共振实验,我们确证了苗头化合物DC_G16对GCN5的抑制与结合活性。接着,我们通过对DC_G16的化学结构优化,得到了活性更强的化合物DC_G16-11。利用放射性同位素实验和表面等离子共振实验,我们确证了化合物DC_G16-11对GCN5的抑制活性和结合活性都有5倍以上的提高,并且DC_G16-11在多种表观遗传修饰酶中,具有很好的选择性。利用分子对接,我们初步推测了化合物DC_G16-11可能结合在GCN5的H3多肽结合口袋,并得到了化合物在蛋白口袋中作用模式,指出化合物卤原子在结合作用中的重要性。接着,我们进一步检测了化合物在细胞水平的活性。细胞增殖结果表明,DC_G16-11可以选择性地抑制血液病细胞MV4-11的增殖,而不影响正常细胞。进一步的机制探索表明,DC_G16-11可以浓度依赖的抑制MV4-11细胞H3K14位点的乙酰化,并诱导细胞凋亡和周期阻滞。对于去泛素化酶USP8,我们首先基于底物Ubiquitin-Rho-110,建立了靶向USP8的高通量筛选平台,接着我们对实验室现有的包含两万余个化合物的化合物库进行了高通量筛选,得到了苗头化合物DC-U43。利用表面等离子共振实验,我们确证了DC-U43可以直接和USP8蛋白结合。接着我们基于DC-U43骨架,进行了一系列的结构探索,最终得到了化合物DC-U43-10。利用二聚泛素的剪切实验和表面等离子共振实验,我们确证DC-U43-10可以直接作用于USP8蛋白并抑制USP8蛋白的去泛素化活性。利用分子对接,我们推测化合物DC-U43-10的结合模式,即通过占据泛素结合位点抑制蛋白活性。接着我们选择非小细胞肺癌细胞H1975探究化合物在细胞水平的活性。平板克隆实验表明,DC-U43-10可以浓度依赖地抑制H1975细胞的克隆形成,体现出其作为药物研发的潜力。综上所述,我们针对乙酰化修饰中的乙酰转移酶GCN5和泛素化修饰中的去泛素化酶USP8,建立起各自的高通量筛选平台,并得到了具有全新骨架的小分子抑制剂,为靶向泛素化和乙酰化的化学探针开发与药物研究奠定了基础,也为更多靶向翻译后修饰的机制研究与疾病相关药物研发提供了新思路。