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核转录因子NF-κB(Nuclearfactor-κB)及其相关的调控因子广泛地参与如免疫反应、炎症反应、细胞调亡、细胞周期、胚胎细胞系形成等多种生物学效应。NF-κB信号通路的失调与很多疾病有关、如癌症,慢性炎症,糖尿病,自身免疫性疾病等。调控NF-κB信号通路是治疗肿瘤、炎症以及代谢性相关疾病的重要策略。本论文的主要工作是建立细胞水平靶向调控NF-κB信号通路的高通量筛选模型;并对国家新药筛选中心化合物库进行高通量筛选,发现具有抗肿瘤或者代谢性疾病的的新型先导化合物,并进一步研究其作用机制,为靶向调控NF-κB信号通路的新药开发奠定基础。 首先,建立稳定转染NF-κB结合区域萤火虫荧光素酶报道基因的细胞筛选模型,优化筛选条件,对4万个化合物进行筛选,发现多个结构新颖的可以调控NF-κB信号通路的小分子化合物,并对其中部分化合物进行进一步的生物活性评价和相关作用机制研究。 单羰基姜黄素(Curcumin)类似物P1具有较姜黄素更好的NF-κB抑制作用,且P1具有诱导肿瘤细胞调亡,抑制肿瘤细胞的生长的作用,并且这些功能与NF-κB下游基因的改变密切相关。在Hela肿瘤细胞株上对其作用机制进一步研究发现P1能够抑制TNF-α诱导的报道基因的表达,还可以抑制NF-κB的入核、NF-κB抑制蛋白IκB-α的磷酸化和降解、以及IKK的磷酸化,但并不影响其它相关激酶如p38的磷酸化水平。进一步研究发现P1可以诱导线粒体ROS产生,而且ROS清除剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)可以逆转P1对NF-κB信号通路的抑制,表明P1是通过诱导线粒体ROS产生,抑制NF-κB信号通路。最后对IKKβ进行C179A的进行突变,并在Hela细胞中过表达IKKβC179A,发现IKKβC179A可以显著逆转化合物Pl对下游I的蛋白调控,表明P1通过诱导线粒体ROS产生,从而至少部分通过氧化IKK179位的半胱氨酸,抑制NF-κB信号通路。 在筛选的过程中还发现了一类对NF-κB信号通路也有显著抑制,但不影响细胞生长增殖的化合物。化合物P3是一个直接的IKKβ抑制剂,具有较低细胞毒性,对线粒体功能没有显著影响,不激活AMPK等特点。P3可以显著改善L6肌肉细胞、原代肝细胞、以及3T3-L1脂肪细胞中TNFα诱导的胰岛素抵抗,表现为改善胰岛素AKT的磷酸化水平,改善TNFα诱导IRS-1磷酸化水平,改善L6肌肉与3T3-L1脂肪细胞中的葡萄糖吸收。接下来接着我们在ob/ob糖尿病小鼠模型中考察了P3是否在体内也有类似的作用。结果显示,P3可以降低皮下脂肪含量,降低血液中游离脂肪酸含量,降低葡萄糖耐量以及胰岛素耐量,显著改善了胰岛素抵抗。这一结果最后进一步也在0b/obd小鼠组织中考察P3对NF-κB以及胰岛素信号通路的影响。得到了证实,在结果显示在肌肉和肝脏组织中,P3显著抑制我们都观察到了NF-κB信号通路的抑制,而且在肝脏组织中,我们观察到了胰岛素刺激的AKT磷酸化水平的升高,以及下游基因,包括糖异生基因(PEPCK、G6Pase)以及免疫相关基因(TNFa、IL-1β、IL-6)的降低。 综上所述,该论文对两类不同的NF-κB信号通路调控剂进行了深入研究。其中P1可以通过抑制NF-κB信号通路诱导肿瘤细胞调亡,抑制肿瘤细胞生长的作用,有望成为一种具有抗肿瘤作用的先导化合物。P3可以通过直接抑制IKKβ活性改善胰岛素敏感性,有望成为一种具有抗糖尿病作用的先导化合物。