萝卜硫素与组蛋白去乙酰化酶的分子对接研究开题报告

萝卜硫素(1-异硫氰酸-4-甲磺酰基丁烷，Sulforaphane, SFN)，是一种异硫氰酸盐，由硫代葡萄糖苷（glucosinlates，Glu）经植物体内黑芥子酶（myrosinase enzyme）水解所得。是富含于十字花科蔬菜中的化学活性物质，尤其是西兰花、芥蓝、北方圆红萝卜等植物中含量较丰富，通过摄取富含萝卜硫素的十字花科蔬菜能够促进健康。

萝卜硫素又称“莱菔子素”,就其化学成分而言,为异硫代氰酸盐衍生物，易溶于水，相对分子质量177.3,结构式如图所示：

图1：萝卜硫素结构式

萝卜硫素是亲电化合物，可以共价修饰蛋白质及其他生物大分子，有研究提出萝卜硫素可以增加肿瘤抑制蛋白的转录并抑制组蛋白去乙酰化酶(histone deacetyase,HDAC)的活性,来发挥抗氧化抗癌作用。在2019年谭静和易国栋使用肌红蛋白诱导HK-2细胞模拟横纹肌溶解( Rhabdomyolysis ,RM)导致急性肾损伤( Acute kidney injury AKI)的体外模型，观察萝卜硫素对细胞凋亡和HDAC6蛋白表达的影响。

萝卜硫素是一种多功能酶诱导物，研究表明萝卜硫素能对多种细胞系中phase II 一谷胱甘肽转移酶(GST)和醌还原酶(QR)进行响应，此酶能中和可疑致癌物质，防止致癌物质破坏健康细胞内的遗传因子，从而起到抗癌作用。

卜硫素只是众多具有抗癌活性的异硫氰酸酯衍生物中的一种,它使癌细胞的恶性增殖得以控制，从而能有效地抑制包括结肠癌,胃癌，肺癌,前列腺癌,肝癌,结肠癌，黑色素瘤和神经母细胞瘤等多种人体肿瘤细胞生长；也是独一无二的双重抑制剂，且具有抗癌作用强，毒副作用低,生物学性质稳定等优点,可用于治疗和预防各种恶性肿瘤。

研究表明萝卜硫素可以抑制组蛋白乙酰化酶蛋白的活性，发挥抗癌抗氧化作用，但对其作用靶点并无明确说明。通过计算机分子对接模拟技术寻找药物作用于疾病的靶点，研究萝卜硫素与组蛋白乙酰化酶的作用机理，为药物研发提供更多的理论依据，研发更多治疗癌症的药物，对化学预防癌症的研究具有重大意义。

2.1 研究内容

（1）查阅并综述萝卜硫素的研究进展，以及萝卜硫素的抗肿瘤、抗氧化作用机制与HDAC之间的关系；

研究表明SFN能移通过对細胞癌変前期阶段的调控，诱导癌细胞凋亡、静胞效应，抑制癌细胞血管形成，阻止癌细胞恶化和抑制癌细胞转移扩散等方式有效预防和治疔癌症。各阶段的调节方式如图所示；并且SFN是目前发现的仅有的一种可以阻止癌细胞转移的化学分子。

文献表明，通过采用肌红蛋白诱导HK-2细胞的橫纹肌溶解致急性肾损伤模型的研究，分析细胞增殖活性、细胞凋亡率和HDAC6蛋白表达水平，对比得出萝卜硫素组和HDAC6抑制剂23BB组HK-2细胞存活率及Bd-2蛋白表达显著升高，细胞凋亡率及Bax、cleaved Caspase-3、HDAC6蛋白表达 图2.萝卜硫素在细胞癌变各阶段的调节方式显著降低(Plt;0.05)，得出选择性抑制剂23BB能降低损伤保护肾功能。

（2）熟悉计算机模拟技术在药物研发领域的应用情况，综述基于受体三维结构的分子对接技术(molecular docking)在研究药物作用机理方面的进展，并设计出与萝卜硫素与HDAC作用相关的受体-配体结合研究方案；

反向分子对接技术:是基于分子对接技术之上，是分子对接技术的逆向思考，它以小分子或者化合物作为探针，在具有三维结构的靶点数据库内进行对接，通过空间匹配和计算小分子与靶点之间的能量，对小分子化合物作用靶点进行筛选，从而预测药物作用的潜在靶点.

反向分子对接技术改变传统的“多个配体-单靶点”的研究方法，采用“多靶点-单配体”对接模式，根据空间和能量匹配小分子化合物与生物大分子相互识别形成分子复合物，从而预测药物潜在作用靶点、药物潜在的作用机制、新药毒性及副作用以及中药复方作用机制，节约成本和时间。被广泛应用于中药临床的研究和新药研发。

（3）通过autodock、pymol等软件计算萝卜硫素三维结构与组蛋白去乙酰化酶蛋白受体之间的对接情况及结合能；并推测萝卜硫素与蛋白的具体结合部位及氨基酸残基。

AutoDock软件运用拉马克遗传算法来计算配体与受体之间最佳的结合状态。通过计算流程，从PDTD蛋白数据库中选出HDAC蛋白作为受体，计算萝卜硫素三维结构与组蛋白去乙酰化酶蛋白受体之间的对接情况及结合能，预测SFN抗肿瘤的潜在靶点。

2.2 预期目标

先对萝卜硫素进行文献综述，了解SFN的研究进展以及抗癌、抗氧化的作用机理。然后熟悉计算机分子对接模拟技术，了解该技术如何探索中药的作用机制、筛选中药的有效成分以及寻找药物作用于疾病的靶点。最终对萝卜硫素与组蛋白去乙酰化酶（histonedeacetylase,HDAC）蛋白的相互作用进行研究。