基于HMGCoA还原酶抑制剂的小分子探针的合成及化学生物学研究
一、拟研究的问题
1.1项目背景
随着人类基因组计划的实施和推进，生命科学研究已进入了后基因组时代。在这个时代，生命科学的主要研究对象是功能基因组学，包括结构基因组研究和蛋白质组研究等。尽管现在已有多个物种的基因组被测序，但在这些基因组中通常有一半以上基因的功能是未知的。目前功能基因组中所采用的策略，都是从细胞中mRNA的角度来考虑的，其前提是细胞中mRNA的水平反映了蛋白质表达的水平。
然而，从DNA到mRNA到蛋白质，存在三个层次的调控，即转录水平调控、翻译水平调控、翻译后水平调控。从mRNA角度考虑，实际上仅包括了转录水平调控，并不能全面代表蛋白质表达水平。实验也证明，组织中mRNA丰度与蛋白质丰度的相关性并不好，尤其对于低丰度蛋白质来说，相关性更差。
蛋白质是生理功能的执行者，是生命现象的直接体现者，对蛋白质结构和功能的研究将直接阐明生命在生理或病理条件下的变化机制。蛋白质本身的存在形式和活动规律，仍依赖于直接对蛋白质的研究来解决。虽然蛋白质的可变性和多样性等特殊性质导致了蛋白质研究技术远远比核酸技术要复杂和困难得多，但正是这些特性参与和影响着整个生命过程。
1.2项目简介及意义
利用化学蛋白质组学探测靶标主要有两种技术：蛋白质活性表达谱（activity-based protein profiling，ABPP），是应用化学探针，研究蛋白质结构功能，揭示复杂蛋白质组中特异性酶的功能；以及以化合物为中心的化学蛋白质组学技术（compound-centric chemical proteomics，CCCP），以具有生物活性的小分子药物为核心，基于蛋白质亲和层析方法，设计合成探针，并固定到有生物相容性的固相载体上，“钓取”细胞提取物里与药物有作用的蛋白质。研究的主要工具，都是基于酶活性的小分子探针。但不管是ABPP还是CCCP，小分子探针中都引入了较大的基团，很大程度上改变了其与靶蛋白的作用模式。
阿托伐他汀，羟甲基戊二酸单酰辅酶A（HMG-CoA）还原酶抑制剂，是临床上常用的降血脂药物。该药物分子在降血脂的同时，也伴有肝毒性、横纹肌溶解等毒副作用。这可能与脱靶效应有关。因此，本项目采用阿托伐他汀为工具分子，在苯环上引入叠氮，侧链上引入氚，最大限度地保持了原分子与靶标的结合模式。基于上述获得的工具分子，将其与细胞裂解产物孵育，总蛋白经酶切后检测目标分子与总肽段的结合信号。随后以LC-MS/MS检测目标肽段，并将肽段信号进行搜库比对，鉴定出目标蛋白。
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