选择性Nrf2调控剂研究
研究背景：
“蛋白-蛋白”相互作用是生物体进行自我调控的一种手段，在生物信号传导过程中扮演着重要作用。这一相互作用广泛存在于胞外信号传递、细胞质、细胞器、细胞核和质膜中，既是生物信号的传导者，如细胞因子与受体结合而激活下游通路；亦是生物功能的执行者，如改变细胞内蛋白定位而发挥生物学功能。由于“蛋白-蛋白”相互作用在生命过程中具有重大意义，深入挖掘这种相互作用过程中的化学及生物学信息，从本质上认识这种相互作用的生物学意义，深刻理解这一相互作用的模式特征并加以合理利用，从而设计能够产生“蛋白-蛋白”调控作用的化学小分子，成为了创新药物研发的新兴方法和策略，可望提高配体药物的靶标识别能力和作用特异性。
蛋白质通过泛素蛋白酶体降解是一些关键调节蛋白发生应激反应时普遍的方法。泛素化是真核细胞的一种重要的转录后修饰。虽然泛素化常常涉及很多细致的过程，但不可否认这是一种很有名的转录后的降解信号。目标蛋白的泛素化通过一系列的酶激活被严格地控制着：E1→E2→E3，通过异肽键将泛素碳端的甘氨酸残基连接上目标蛋白的赖氨酸侧链上。在第一步，泛素活化酶（E1）激活泛素的碳端与水解的ATP形成硫酯。接着，激活的硫酯型泛素被转移到泛素交联酶（E2）上，最后，泛素连接酶（E3）催化一个泛素分子或者泛素链连接到目标蛋白上。为了确保准确而高效的泛素化，酶体由两个E1酶、30-40个E2和几百个E3组成。其中，E2负责泛素链的连接形式，E3决定底物的特异性结合。
Keap1作为一种BTB蛋白，是一个基于Cul3的泛素E3连接酶复合物的接头蛋白组分，这个酶复合物通过蛋白-蛋白相互作用控制着泛素底物的识别，促成了Nrf2的降解，这两种关键调节蛋白和基因转录时的还原调节有关。
转录因子Nrf2是很多对氧化性和电子性有抵抗的的细胞保护基因的一个关键诱导者，是最有名的Keap1-Cul E3连接酶的底物。在Nrf2泛素化的过程中，Keap1起到双重作用：一、作为一个传感器，监视还原反应从而决定是否应该进行泛素化；二、作为一个调节器，控制着正确的泛素化底物。作为一个富巯基蛋白，Keap1具有多种易起反应的半胱氨酸，这些半胱氨酸的巯基是亲电试剂的良好靶点。Keap1的半胱氨酸修饰导致巨大的构象改变，最终使得Keap1-Nrf2复合物中Nrf2的分离。
在Keap1中有四个特征区域：宽阔集合区、Tramtrack和BTB；中间区；DGR或Kelch区；C-末端区。除了Keap1，还有很多其他的BTB蛋白可以作为选择性的Cul3泛素连接酶的底物调节物。DGR和C-末端区也被叫做DC区，和Nrf2的Neh2区协同起作用。通过比较人类和家禽类的Nrf2氨基酸序列，将Nrf2分为六个高度相似的区域（Neh1到Neh6区）。
两点底物识别模型是Nrf2-Keap1相互作用模型中最被广泛认可的模型。Nrf2的分子解离有两种不同的模式，Asp-Leu-Gly（DLG）和Glu-Thr-Gly-Glu（ETGE）是Nrf2降解的必须序列。恒温量热滴定揭示了Keap1二聚体和Nrf2的Neh2区域的两个不同的相互作用。Neh2区域的两个序列DLG和ETGE，二者中有一个发生转变，另一个仍然可以和Keap1发生作用。Keap1的DC段和ETGE或DLG肽段形成的晶体结构进一步直接得证明了两点底物识别模型。Keap1的DC段形成了一个六个叶片的beta;螺旋桨型的结构，每一个叶片由四个非平行的beta;面和高度稠合的Kelch重合组成，比如甘氨酸组合和酪氨酸/色氨酸组合。ETGE和DLG两个肽段作用于同一个被碱性氨基酸包围的口袋。因此，Keap1-Nrf2相互作用的小分子抑制剂的研究被认为是一种在抗氧化和细胞保护基因的表达上非常有效的策略，这会是一种新颖的抗氧化、抗刺激和抗癌的药物。
研究思路：
