基于环肽的TRF2抑制剂的设计与合成文献综述

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

1. 实验背景

端粒是位于真核细胞线状染色体末端的一小段DNA与蛋白质形成的复合物，它的主要功能是保护染色体免于化学修饰、被核酸酶降解及末端融合。端粒DNA是一段重复的核苷酸序列，在人体中是TTAGGG/CCCTAA。因为真核细胞DNA复制时会失去末端的一段碱基，端粒的存在可以避免DNA复制时失去重要的遗传信息。在细胞分裂中，随着DNA的复制，端粒逐渐缩短。当端粒缩短到一定程度后，细胞将进入衰老状态，停止分裂，并最终发生凋亡，所以端粒实际上充当细胞中计时器的作用。哺乳动物端粒末端是一段突出的3rsquo;-DNA单链，核苷酸序列是重复的TTAGGG，它可以被端粒酶延长。在正常的体细胞中，端粒酶的表达非常低，而且通常其活性无法被检测到，因此细胞只能进行有限次数的分裂，但在干细胞及一些快速分化、复制的细胞，如造血细胞中，端粒酶的表达则比较高且处于激活状态。在大多数癌细胞中端粒酶也处于激活状态，而且是癌细胞能够持续生长的关键之一，因此，研发能抑制端粒酶活性的小分子化合物一直是癌症研究中的热点之一

Shelterin是由六个端粒结合蛋白POT1、TPP1、TIN2、TRF1、TRF2及Rap1形成的蛋白复合物，其中POT1与端粒3rsquo;-DNA末端单链结合，而TRF1和TRF2与DNA双链结合，其他三个蛋白与DNA没有直接作用。TPP1连接POT1和TIN2，TIN2同时与TRF1和TRF2结合，Rap1则只与TRF2结合。这些端粒蛋白间的相互作用已被结构生物学研究所证实。Shelterin的主要功能是保护染色体末端，避免它被DNA修复机制识别为DNA断裂。另外，TRF1和TRF2都可以把很多其他蛋白招募到端粒上，这些蛋白也对保护端粒起着重要作用。端粒3rsquo;-DNA末端单链可以插入到DNA双链中形成T-loop，这一结构的形成可以避免端粒末端被识别为DNA断裂，因此对端粒的稳定至关重要，而TRF2在3rsquo;-DNA末端单链及T-loop的形成中都有重要作用。生物学研究表明POT1和TRF2都能影响端粒酶与端粒DNA的结合，因此，能与端粒蛋白作用的小分子化合物不仅将会是端粒研究中很重要的工具，而且有可能从中发现新的端粒酶抑制剂。

生物学研究表明，TRF2在很多癌细胞中有过度表达，敲落TRF2基因会诱发DNA修复机制、引起DNA末端偶联、并导致细胞衰老乃至凋亡，因此TRF2很可能是癌症研究中一个潜在的靶点。目前已发现多种蛋白可以通过与TRF2的TRFH功能域作用来与端粒结合，其中被研究的最多的一个蛋白是Apollo。

Apollo是一种属于SNM1、Pso2族的5rsquo;核酸外切酶，在2006年同时被Gilson和deLang的研究组发现。Apollo与TRF2的结合在Apollo对端粒的保护中有重要作用。最近的研究表明Apollo对DNA前导链3rsquo;末端单链的形成有很大贡献，敲低Apollo基因会产生与敲低TRF2基因类似的效果。从一位带有Hoyeraal-Hreidarsson症状的患者体内的成纤维细胞中曾分离出一种变异的Apollo蛋白，这种蛋白不具备与TRF2结合的能力，但仍具备核酸外切酶的功能，而且仍能与正常的Apollo蛋白形成二聚体，因此这种Apollo蛋白实际上是一种阻断TRF2和Apollo相互作用的内在抑制剂。在正常成纤维细胞中表达这种蛋白可以抑制端粒的复制并导致端粒功能失常，而且可以导致细胞进入衰老状态。

从TRRF2与Apollo多肽所形成的复合物的晶体结构中可以看出，Apollo多肽中L-500、A-501、L-506、P-508和V-509中的残基与TRF2有疏水性相互作用，而K-503中的氨基和Y-504中的酚羟基与TRF2中的E-94的羧基有氢键作用，Y-504中的苯环还同时与TRF2中由L-101和R-102的疏水性部分形成的一个疏水性的槽结合。其它氨基酸残基与TRF2没有作用。因为TRF2中E-94与Apollo中K-503与Y-504的氢键作用，E-94所处的alpha;螺旋发生了部分形变。

Bayor学院Songyang Zhou的研究组对Apollo C端多肽进行了详细的构效关系研究。他们通过用一系列不同类型的天然氨基酸对Apollo多肽中每一个氨基酸进行替换建立了一个化合物库，并通过测定这些多肽与TRF2的结合能力找到了一个与TRF2有较强结合能力的多肽序列。随后，他们将一个串联的含有两个这一序列的多肽表达入人体肿瘤细胞HTC-75中，结果发现这个多肽可以促进TIF的形成及引发DNA损伤修复机制。以上研究表明，Apollo与TRF2的相互作用对保持端粒的稳定有重要作用，而能够抑制Apollo与TRF2的相互作用的小分子化合物应当可以产生类似敲落TRF2和Apollo的效果，即诱发DNA损伤修复机制、引起染色体末端偶联、促使细胞衰老等。因为通常癌细胞中端粒的长度要远短于正常细胞，与端粒DNA结合的TRF2页相应比正常细胞中少，导致癌细胞更依赖TRF2来保护端粒，所以作用于TRF2的小分子化合物可能在癌细胞和正常细胞间具有选择性。通过对这类小分子化合物的研究，不仅可以进一步解释端粒结合蛋白的功能及其对端粒酶活性的影响，而且有可能可以发现新的抗癌研究的靶点并发展出新的抗癌药物。

1. 实验目的

研究目的是根据ApolloC段多肽设计能阻断TRF2-Apollo相互作用的小分子化合物并研究其作用机制。

1. 实验内容

1. 实验安排

3月-4月：查阅文献，化合物结构设计

4月-5月：化合物合成