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近年来,以活性小分子化合物作为探针研究重要细胞生命活动规律为目的的化学生物学得到蓬勃发展,化学小分子探针日益成为生物医学研究的重要工具。本实验室以白血病细胞为模型,应用天然或合成的小分子化合物作为探针,在白血病细胞分化和凋亡的分子机制方面取得了系列发现。在白血病细胞分化方面的研究发现:天然小分子化合物腺花素可以诱导急性包括早幼粒白血病(APL)在内的多种急性粒细胞白血病(AML)细胞分化,减少白血病起始细胞(LIC)的数量,并显著延长APL白血病小鼠的生存时间。利用生物素标记的腺花素为探针,发现peroxiredoxin(PrxⅠ/Ⅱ)是腺花素的效应靶蛋白并揭示了腺花素和PrxⅠ/Ⅱ的作用模式,即腺花素以共价方式结合在PrxⅠ的cys173上并抑制其过氧化物酶活性,导致细胞内H2O2升高并活化ERK信号途径及上调C/EBPβ;揭示了白血病细胞诱导分化的一条新途径,也充分体现了化学与生物学结合的力量。相关研究还发现:一种天然小分子化合物pharicin B能够通过稳定RARα/PML-RARα蛋白,AML细胞系以及初发AML患者的原代细胞中增强全反式维甲酸(ATRA)诱导的细胞分化效应,并且能够恢复部分耐药的APL细胞对ATRA的敏感性。在白血病细胞凋亡方面的研究发现:纳摩尔浓度的喜树碱类衍生物NSC606985以时间-剂量依赖方式诱导AML细胞凋亡,并通过先后依次引起PKCδ蛋白剪切激活、线粒体跨膜电位崩塌和Caspase-3活化,从而诱导AML细胞发生凋亡;在此基础上进一步以NSC606985为探针,综合利用磷酸化修饰组学、定量蛋白质组学和亚细胞蛋白质组学的策略,对白血病细胞的凋亡进行系统性分析,绘制了NSC606985诱导白血病细胞凋亡的蛋白组学变化;以此为基础的研究发现,以ANP32B为代表的多个潜在的细胞凋亡分子,并对其中的NDRG1,ANP32B蛋白与细胞凋亡的关系进行了深入研究。更重要的是:体内研究发现NSC606985能够快速诱导AML小鼠外周血和骨髓、肝脾组织中白血病细胞凋亡,并有效延长AML小鼠的生存时间,为急性白血病的治疗学研究提供了新的先导化合物。白血病细胞分化与凋亡的新机制项目获国家自然科学二等奖。