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SHP2 PTP属于蛋白酪氨酸磷酸酶(protein tyrosinephosphatase,PTPase)家族成员之一,由Ptpn11编码,是细胞因子、生长因子及其他胞外刺激因素的下游信号分子,表达于机体的各种组织中,与许多重要的细胞生命活动(如细胞增殖、分化、移动、死亡的调控)密切相关。越来越多的研究表明,SHP2的异常表达与恶性肿瘤,尤其是白血病的发生与发展密切相关,从而成为新药开发的热点之一。许多天然产物具有显著的抗肿瘤活性,以其活性显著、结构独特、毒副作用小的优势而备受瞩目,为寻找抗肿瘤药物提供了有效的途径。本研究目的在于借助现代药物研究技术从天然产物及其衍生物中筛选高活性、高选择性的SHP2抑制剂,并进行相关的抗肿瘤活性评价与机制研究,为寻找以SHP2为靶点的抗肿瘤新药提供实验依据。为此,本文利用计算机辅助药物设计(Computer Aided Drug Design, CADD)的高通量筛选技术分别以SHP2、SHP1蛋白为受体结构模拟构建分子对接模型,考察目标天然产物及衍生物对SHP2的选择性;通过酶水平、细胞水平的SHP2 PTP磷酸酶活性筛选,并进行配体与蛋白结合的确证试验,确定活性显著的天然产物(NCz)和天然产物的衍生物(lyl),并利用SH2表达异常的细胞(包括①依赖SHP2介导的Ba/F3及有SHP2激活突变的细胞株;②SHP2 conditional knock-out的胚胎成纤维细胞;③对有SHP2突变的白血病患者骨髓细胞)研究目标化合物抑制细胞增殖的作用,对小鼠骨髓细胞(SHP2 mutant)、白血病患者骨髓细胞(SHP2 mutant)集落形成的抑制作用;并进一步研究其对SHP2介导的Ras/Erk、PI3K/Akt、JAK2/stat5信号传导通路、SHP2与Gab2相互作用的影响以及对细胞周期的影响。结果表明,1. lyl、NCz二者在酶水平上明显抑制SHP2 PTP磷酸酶活性;显著抑制IL-3诱导的Ba/F3 细胞增殖的作用;二者对 SHP2 PTP domain、full-length SHP2 PTP (WT/mutant)表选出一定的选择性,均明显抑制细胞内SHP2 PTP磷酸酶活性并都可以与SHP2 PTP结合,使其构象发生变化。提示,二者为高选择性、高活性的SHP2的抑制剂。2. lyl明显抑制SHP2介导的白血病细胞(Ba/F3, U937)的增殖;对有SHP2激活突变细胞MEF(Ptpn1 1E76k/+)、H661 (SHP2 N58S)的抑制作用分别强于对SHP2野生型细胞MEF(Ptpn11+/+)、H596(SHP2 WT)的抑制作用;对 MEFPtpn11fl/fl/AdCre/GFP(conditional knock-out SHP2)的抑制作用弱;对SHP2激活突变的白血病患者的骨髓细胞(G226A)的生长的抑制作用强于正常的人骨髓细胞(SHP2 WT);明显抑制小鼠骨髓细胞(SHP2 E76k, SHP2 WT)的集落形成数,明显抑制人骨髓细胞集落形成(SHP2 G226A,SHP2 WT)的能力,且对有SHP2激活突变的骨髓细胞的集落形成的抑制作用比对正常的骨髓细胞的集落形成的抑制作用更强。3. lyl通过抑制SHP2的PTP功能,降低SHP2介导的Ras/Erk、PI3K/Akt信号通路的关键分子Erk、Akt的磷酸化水平,lyl还抑制SHP2与Gab2的相互作用,减少P-Gab2-P-SHP2免疫复合的形成,降低磷酸化免疫复合物的含量,从而发挥调节下游信号通路作用,抑制细胞的增殖;lyl通过抑制SHP2的PTP功能,调控下游信号通路的磷酸化水平,诱导细胞凋亡。4. NCz明显抑制SHP2介导的白血病细胞(Ba/F3,U937)的增殖;对有SHP2激活突变的细胞MEF (Ptpn1 1E76k/+)、H661 (SHP2 N58S)的抑制作用分别强于对SHP2野生型细胞 MEF(Ptpn11+/+) 、 H596(SHP2 WT)的抑制作用;NCz 对MEFPtpn11fl/fl/AdCre/GFP(conditional knock-out SHP2)的抑制作用弱,对 SHP2 激活突变的白血病患者的骨髓细胞(G226A)的生长的抑制作用强于正常的人骨髓细胞(SHP2 WT);NCz明显抑制小鼠骨髓细胞(SHP2E76k, SHP2WT)的集落形成数,明显抑制人骨髓细胞集落形成(SHP2G226A,SHP2WT)的能力,且NCz对有SHP2激活突变的骨髓细胞的集落形成的抑制作用比对正常的骨髓细胞的集落形成的抑制作用更强些。5. NCz 通过抑制 SHP2 PTP 功能,降低 SHP2 介导的 Ras/Erk、PI3K/Akt、JAK2/stat5信号通路的关键分子Erk、Akt、JAK2、stat5的磷酸化水平,抑制SHP2与Gab2的相互作用,减少P-Gab2-P-SHP2免疫复合物的形成,抑制降低磷酸化免疫复合物的含量,发挥调节下游信号通路作用,从而影响细胞周期进程,使细胞的生长阻滞在Go/G1期,G1期细胞增多,而S期、G2/M细胞减少,细胞周期阻滞于G1期检查点,从而抑制SHP2依赖的细胞增殖的作用。综上,本文首次应用分子对接程序自动模拟配体分子与酪氨酸磷酸酶SHP2活性位点的对接情况,结合以SHP2为靶标的高通量筛选模型,筛选出以SHP2PTP为作用靶点的小分子抑制剂NCz(天然产物)和lyl(天然产物衍生物),且发现二者通过抑制SHP2介导的信号通路中信号分子的磷酸化水平来调控细胞周期,促进细胞凋亡或将细胞周期阻滞在G0/G1期,产生抑制细胞增殖的作用。本文的研究为从天然产物中寻找以SHP2为靶点的白血病药物提供了新的思路和方法,为从天然产物中寻找具有抗肿瘤作用的、有自主知识产权的新药奠定了一定的基础。