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）
我们的身体经常暴露在各种内在或外在的氧化、亲电的化学环境中，其中，一些活性氧（ROS）、活性氮（RNS）是控制细胞氧化还原反应稳态的信号分子。持续的氧化应激环境可以导致包括脂类、蛋白和核酸在内的细胞损伤。这种损伤可以导致一些慢性炎症反应，进而引发癌变，心脑血管疾病，神经性病变，炎症性疾病以及细胞老化等不良反应。细胞防御系统通过物理，预防，修复和抗氧化防御机制等多方面的综合途径来抵抗各种各样的氧化应激环境。细胞防御系统是细胞最主要的保护性机制，是抵消细胞受一些氧化、亲电物质的影响而产生的损伤的主要方式。抗氧化剂可根据其来源、性质、作用机制分为内源性抗氧化剂（代谢、酶），外源性抗氧化剂（营养物质）；直接抗氧化剂，间接抗氧化剂；双官能团抗氧化剂等。直接抗氧化剂是活性的氧化还原物质，它们寿命短暂，在反应中不断被消耗，需要重复再生才能支持持续的抗氧化保护。间接的抗氧化剂不一定是活性的氧化还原物质，它们通过对各种各样的细胞色素酶的保护性化合物或蛋白（NAD(P)H）的上调来展示它们的抗氧化活性。NAD(P)H:醌氧化还原酶-1（quinone oxidoreductase 1, NQO1），超氧化物歧化酶（superoxide dismutase），谷胱甘肽-S-转移酶（glutathione S-transferase, GST），谷胱甘肽过氧化酶（glutathione peroxidase, GPx），血红素氧合酶-1（heme oxygenase-1, HO-1）,谷氨酸-半胱氨酸连接酶（glutamate-cysteine ligase, GCL）,过氧化氢酶，硫氧还蛋白。这些细胞保护性蛋白被称为“终极抗氧化剂”，它们的半衰期相对较长，不会在抗氧化反应中被消耗，能广泛催化一些生化的解毒反应，同时也涉及一些再生后的直接抗氧化剂。
涉及这些抗氧化反应的细胞组分主要有下面三种：Keap1（Kelch-like ECH-associated protein 1），Nrf2（nuclear factorerythroid 2-related factor 2），和抗氧化反应元件（antioxidant response elements,ARE）。
Keap1-Nrf2-ARE是在转录水平调节细胞保护性蛋白的主要信号通路。除此之外，Keap1-Nrf2-ARE通路具有多重激活路径以维持细胞氧化还原反应和新陈代谢的平衡。简言之，Keap1-Nrf2-ARE信号通路诱发一个与氧化应激相关的响应，进而调控相应的炎症性疾病，例如癌症，阿尔兹海默氏症（Alzheimerrsquo;s disease,AD），帕金森氏症（Parkinsonrsquo;s disease,PD）以及糖尿病等。因此，基于Keap1-Nrf2-ARE信号通路的研究对发现一些与疾病，氧化应激环境和炎症反应有关的预防性、治疗性药物有重要的战略意义。另一方面，对于恶性转化细胞，特别是恶性肿瘤细胞，其细胞内的Nrf2 活性应当被抑制，以打破其细胞稳态和细胞保护机制。抑制 Nrf2 的活性可增强化疗药物疗效，其已经被认为是一种新型的肿瘤治疗策略。
近几年来，针对 Keap1-Nrf2-ARE 信号通路的新药研究有较多进展。Nrf2 激活剂富马酸二甲酯已经被美国 FDA 批准作为一线药物治疗多发性硬化症，其也是第一个上市的该类药物；而另一个著名的 Nrf2 激活剂CDDO-Me 则因安全性问题终止了其在糖尿病肾病的三期临床试验。
Nrf2 属于碱性亮氨酸拉链（basic leucine zipper bZIP）转录因子，可介导超过 100 个氧化应激相关基因的转录。这些细胞保护基因在其启动子调节区域均包含增强子序列抗氧应激原件 ARE。Nrf2 负责的调控基因众多，这些基因的主要功能包括谷胱甘肽合成、活性氧（reactive oxygen species ROS）清除、异物代谢和药物转运等。它的细胞保护作用已经被 Nrf2 敲除的小鼠研究所证实。Keap1 是 Cul3（Cullin3）介导的泛素 E3 连接酶的接头蛋白组分。
现在人们已普遍认为Keap1是Nrf2的主要调控元件。正常生理条件下，Keap1可以在细胞基质中定位识别Nrf2，并介导其泛素化作用，从而使Nrf2被蛋白酶体降解。在氧化应激条件下，Keap1可以通过其半胱氨酸感应细胞内氧化还原反应的变化，ROS、亲电物质通过共价修饰这些半胱氨酸残基改变Keap1的构象。这种构象的变化使Nrf2的关键赖氨酸残基的位置发生改变，从而使Nrf2从Keap1介导的泛素E3连接酶复合物上解离，且解离后的Keap1蛋白不会再生，因此新的Nrf2分子不在被Keap1识别结合。自由的Nrf2小分子进入细胞核，和ARE结合，通过和正在转录的调控蛋白形成异二聚体而介导转录，参与抗氧化反应。通常情况下，Keap1–Nrf2蛋白-蛋白相互作用（protein–protein interaction,PPI）对调控Nrf2的活性有重要作用，同时基于Keap1–Nrf2 PPI的竞争性抑制剂也可以提升Nrf2的活性。迄今为止，这条通路中Nrf2的激活剂大部分通过与Keap1蛋白的半胱氨酸残基发生共价结合而发挥作用。相比于这种共价结合机制，直接干扰Keap1–Nrf2 PPI的方法或许更具有低毒性、高选择性方便的优势。随着一些小分子PPI抑制剂的逐渐报道，该领域的研究备受关注。
然而，这些结构各异的Keap1–Nrf2 PPI抑制剂并不完美，除此之外，我们对Keap1键合方式认知方面的局限也限制了利用小分子抑制剂开发更多靶点的研究。相反，一些有效的多肽分子的发现却并不难。这些作为Keap1–Nrf2 PPI抑制剂的多肽分子的抗炎症作用已被证实。这些报道的肽类调控剂为本次课题的研究提供了良好的基础。一些新颖的多肽PPI分子的发展为Keap1 结合空腔的研究提供了更多可能，同时也提供了一些Keap1 可以键合的特殊片段分子，这对小分子的PPI抑制剂的设计具有重要意义。
本次课题主要的目的是了解Keap1 键合区域的亚口袋模型，探索潜在的极性结合位点，探索多肽结合时的构象限制，针对多肽抑制剂的优化给出合理的建议。通过比较单个残基对结合能的贡献，我们可以发现肽链末端的亮氨酸残基对结合有较重要的影响；通过比较关键极性口袋的氢键相互作用网络情况，我们发现脯氨酸取代相应的谷氨酸可以有效稳定多肽结合构象；通过动态分析结合模式，我们进一步探索发现酪氨酸替代相应苯丙氨酸可以进一步与外侧口袋发生新的相互作用；通过构象锁定研究，引入二硫键环化多肽，我们证实对多肽末端的锁定可进一步增强其结合。
