目的PLK1(polo-like kinase 1)是一类从酵母到人类都高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。研究表明,PLK1通过磷酸化多种下游底物在细胞有丝分裂的不同时期都起到十分重要的作用。已发现plk1基因在多种恶性肿瘤中存在过表达并与某些肿瘤的生物学行为及预后相关,有望成为非常有效的抗癌药物设计的靶点。虚拟筛选是创新药物研究的新方法和新技术,与高通量筛选相比,虚拟筛选不存在样品的限制,费用也远远低于前者。本研究利用虚拟筛选与实物筛选相结合的方法,寻找PLK1的抑制剂,以期找到潜在的抗癌药。方法本研究的虚拟筛选以目前已进入临床研究的PLK1特异性抑制剂BI2536与PLKl共结晶的晶体结构为基础,采用SYBYL软件包以Microbial Natural Products Database为对接库,将所有的小分子化合物与优化后的保留所有结晶水的PLK1蛋白晶体进行对接;实物筛选采用琼脂扩散法检测β-咔啉碱类衍生物对于不同酵母菌株如野生型、CDC5蛋白缺陷型等菌株的生长抑制活性。其中模式菌是芽殖酵母JBY517温度敏感型突变株和野生型菌株Y300。因为基因的突变,造成JBY517温度敏感型突变株CDC5(PLK1在芽殖酵母酵母中为CDC5)功能受损,菌株在37℃培养时不能生长,在室温度下CDC5激酶功能部分回复,因此如果存在CDC5抑制剂,突变株比野生型受到的抑制作用更加明显。结果考虑到虚拟筛选命中率以及样品可获得性等问题,将得分在6分以上的结构视为命中化合物(hits),由于微生物天然产物数据库中的化合物多来自文献记录,很多是含量少、分子量比较大、结构复杂的难以获得的发酵产物。剔除无相关信息的(无名称、无作者、无原始文献)、或有相关信息但无法获得的化合物后,收集到20个化合物用于细胞试验评价;实物测活证明打分在7.59的一个β-咔啉碱类衍生物对野生型酵母的抑菌圈明显小于突变菌的,说明此化合物对cdc5突变株的抑制活性高于野生型,最小抑制浓度(MIC)实验测得10ug/ml药物能够抑制cdc5突变株的生长,而野生型的MIC为40ug/ml。结论本研究利用虚拟筛选与实物筛选相结合的PLK1抑制剂的筛选系统,首次发现了β-咔啉碱类衍生物的PLK1抑制活性,从而为开发新型以PLK1为靶点的抗肿瘤药物奠定了坚实基础。目前阳性化合物与PLK1之间的药效关系及其抑制肿瘤活性与特点的研究还在进行中。