基因调节、免疫应答、信号转导、细胞组装等生物过程都离不开蛋白-蛋白相互作用。多个蛋白-蛋白相互作用已被证实为有效的药物靶标，如p53-MDM2和Keap1-Nrf2。p53-MDM2是肿瘤相关的一个重要靶标，抑制p53-MDM2相互作用能释放p53抑癌基因，发挥抗肿瘤作用，是肿瘤治疗的一个重要的新策略。基于这一靶标而开发的多个化合物已经处于I期临床研究阶段。Nrf2是细胞氧化应激反应中的关键因子，受Keap1蛋白的调控，通过与抗氧化反应元件ARE相互作用，调节抗氧化蛋白和II相解毒酶的表达，发挥细胞保护作用。基于Keap1-Nrf2蛋白相互作用的小分子抑制剂研究尚处起步阶段，还没有发现非常有效地小分子抑制剂。本论文通过基于结构药物设计，分别对p53-MDM2和Keap1-Nrf2蛋白-蛋白相互作用开展小分子抑制剂筛选、设计与生物活性研究。一、吡咯酮类p53-MDM2小分子抑制剂的发现、设计和生物活性研究通过基于结构的虚拟筛选从Specs商业数据库中筛选得到25个化合物，9个化合物具有p53-MDM2相互作用抑制活性，其中化合物A5和A9的蛋白结合抑制活性最强，分别为780nM和570nM。针对化合物A5设计合成了一系列吡咯酮衍生物并进行了蛋白结合抑制活性、体外和体内抗肿瘤活性研究，发现了30多个高活性的吡咯酮类小分子抑制剂。机制研究发现化合物A41可作为p53-MDM2/X双靶点抑制剂。对化合物A60不同构型的研究证实吡咯酮5位手性中心对活性具有较大影响。化合物A41和A60a均能有效抑制裸鼠移殖瘤的生长，化合物A60a在300mg/kg对肺癌的抑瘤率达52.53%，而且表现出毒性小、耐受性强的特点。二、吡咯酮并吡唑类p53-MDM2和NF-κB双重小分子抑制剂的设计、合成与机制研究通过合理药物设计策略，设计合成了一类具有吡咯酮并吡唑骨架作为p53-MDM2和NF–κB通路双重小分子抑制剂。活性研究发现，大部分具有优异的蛋白抑制活性和体外细胞增殖抑制活性。化合物5j,5q,5s和5u均能有效抑制裸鼠肺癌A549移殖瘤的生长，其中化合物5q对肺癌的抑瘤率达52.43%，与多柔比星相当，而且表现出毒性小、耐受性强的特点；并且化合物5q具有优异的口服生物利用度，达到72.9%。机制研究表明，化合物5s在细胞内既可以释放p53，也能抑制NF-κB的激活。激酶筛选发现，化合物5s可抑制NF-κB信号通路中关键的IKK激酶。有意思的是，深入的机制研究发现，化合物5s的两种异构体分别作用于p53-MDM2和NF-κB通路，并且具有较好的体内抗肿瘤协同作用，这一思路也为今后手性药物研究提供了一个新思路。三、基于结构的虚拟筛选和先导核心骨架相似性搜寻策略的新型Keap1-Nrf2小分子抑制剂的发现及活性研究通过基于结构的虚拟筛选技术从Specs商业数据库中筛选得到65个化合物，9个化合物具有Keap1-Nrf2蛋白相互作用抑制活性，其中化合物S47活性最强，达到2.9μM，与阳性对照相当。以活性较好的三类化合物为先导，基于先导核心骨架的相似性搜寻(HBSS)为策略，发现了多个高活性衍生物并探讨了它们的构效关系。细胞活性研究发现，具有较好蛋白抑制活性的11个化合物均表现出优异的细胞保护活性，远优于阳性对照。机制研究进一步证实化合物S47能在细胞内抑制Keap1-Nrf2的结合，解离Nrf2，并入核诱导下游靶基因的表达。