具有细胞保护作用的食物成分是机体对抗营养失衡、环境应激,增强细胞恢复力的重要物质基础。亲电化合物作为食物中广泛存在的一类活性成分,可通过共价修饰生物功能大分子上的亲核位点,发挥正向生物活性或负向生物毒性作用。目前,食源亲电化合物的判别、筛选、评价缺乏系统研究,细胞保护性亲电化合物的分子特征研究尚不充分。本课题通过自主构建食源亲电化合物数据库,基于机器学习算法建立预测模型来判别亲电化合物的正向/负向效应,采用分子对接、福井函数分析揭示细胞保护性亲电化合物与Keap1蛋白的结合作用,进而基于细胞和动物模型评价验证潜在细胞保护性亲电化合物的作用及分子机制。首先,通过结构搜索建立包含332例的食源亲电化合物数据库,并采用f＿classif特征选择方法和基于逻辑回归、决策树、支持向量机和半监督K-最近邻（KNN）4种机器学习方法建立正向/负向效应预测模型。结果表明半监督KNN模型对食源亲电化合物数据库的预测效果最佳,总体准确度、精准率和召回率分别达到91.5%、92.6%、97.6%,学习曲线（ROC）的AUC值达到0.74,具有可靠的统计学表现以及较好的预测能力。对29个关键特征值进行聚类分析,结果发现食源亲电化合物中正向/负向效应主要与分子结构中的基团、电负性以及亲脂性这三方面的分子特征相关。对整体数据集分析发现,负向性亲电化合物结构中倾向于出现脂肪族、醚类结构及杂原子,具有更强的亲电能力,而正向性亲电化合物则具有更高的亲脂性能。其次,结合亲电化合物与靶标蛋白先亲和再共价键合的作用过程,采用Autodock Vina软件将正向性亲电化合物与Nrf2抑制蛋白Keap1的Cys151、Cys434位点分别进行分子对接,进而应用Multiwfn软件计算目标化合物的福井函数,最终筛选出4种具有细胞保护潜力的亲电化合物,4-Hydroxyderricin（4HD）、isoliquiritigenin（ISO）、Butein以及10-isobutyryloxy-8,9-epoxythymol isobutyrate（XHY-1）。其Cys151结合能范围为-4.4～-4.6 kal/mol,Cys434结合能范围为-5.7～-6.9 kal/mol,福井函数分别为1.10、1.12、1.11、1.16。共价对接分析表明,4种化合物能通过α,β-不饱和羰基或三元氧环与Keap1Cys151、Cys434的半胱氨酸巯基形成共价键,同时形成氢键、范德华力等次级键,进而影响蛋白构象,具有激活Nrf2信号通路的潜力。进而,基于H2O2诱导的Hep G2细胞氧化损伤模型,采用实时荧光定量PCR、Western blot、si RNA等手段,验证了查尔酮4HD、ISO和Butein的细胞保护作用。结果发现,在10或15μM浓度下,4HD、ISO和Butein均可促进模型细胞Nrf2及下游相关基因（Nqo1、Ho-1、Gsr、Gclc、Gclm）的转录,并促进Nrf2转移到细胞核内,引起Nrf2下游II相代谢酶（Nqo1、Ho-1）的表达上升,细胞内源性抗氧化酶SOD、CAT和GSH-px活性增强,降低ROS水平,减少MDA的生成,缓减H2O2对细胞氧化还原稳态的影响,发挥细胞保护作用。而Nrf2沉默后,ISO上调Nrf2及下游II相代谢酶的转录与翻译水平能力减弱,抗氧化能力下降,ROS水平上升,对Hep G2细胞的保护作用被消除。最后,基于DSS诱导的结肠炎小鼠模型验证了ISO对机体的保护作用。通过组织切片、炎症水平、氧化应激水平分析发现,ISO能够升高小鼠结肠组织中抗氧化酶SOD和CAT的活性,提高总抗氧化能力,有效降低MPO、MDA以及促炎细胞因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）的水平,从而减缓溃疡性结肠炎小鼠的体重降低以及结肠长度的缩短,并且缓解便血症状。结合结肠组织中Nrf2信号通路相关基因的分析,推测ISO对结肠炎小鼠的保护作用与Keap1-Nrf2-ARE通路的调控相关。综上所述,本研究建立并优化了基于半监督KNN法的食源亲电化合物正向/负向效应预测模型,通过亲和、共价对接筛选出4例具有细胞保护潜力的亲电化合物,并基于细胞模型验证了4例亲电化合物可激活Nrf2信号通路,且ISO在动物损伤模型中可发挥细胞保护作用的功效。