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硫氧还蛋白还原酶(TrxR)是生物体内依赖于NADPH的氧化还原调节蛋白,它主要通过作用于其底物分子硫氧还蛋白(Trx)来维持细胞的氧化还原平衡以及调控氧化还原所介导的信号转导,进而控制着细胞的增殖、分化和死亡等重要的生理过程。近年来越来越多的证据支持过度活化的TrxR与肿瘤的发展关系密切,因而以其为靶点的抗肿瘤药物研发引起了广泛的关注,TrxR有望发展为治疗肿瘤的新靶点。在本论文中,我们研究了藤黄酸、紫草素和小白菊内酯等几类具有抗肿瘤活性的天然小分子与TrxR的相互作用,以及此种作用与它们抗肿瘤活性之间的关系。主要的内容如下：1.概述了TrxR的分布、结构和催化机理以及其生理功能,并对近期报道的具有抗肿瘤活性的TrxR抑制剂进行了简单的综述。2.藤黄酸对许多癌细胞具有很强的细胞毒活性,并且已进入二期临床研究。我们研究发现,藤黄酸可以选择性地抑制TrxR,产生氧化应激并诱导肝癌细胞SMMC-7721的凋亡。藤黄酸主要靶向TrxR的硒半胱氨酸(Sec)而抑制其还原Trx的活性,导致细胞内活性氧(ROS)累积、破坏氧化还原平衡。进一步研究表明,过表达细胞内的TrxR能够降低藤黄酸的细胞毒活性,而降低细胞内TrxR时可以增加细胞对藤黄酸的敏感性,支持了藤黄酸与TrxR相互作用的生理意义。我们的研究揭示了藤黄酸抗肿瘤作用的新机制,即可以通过作用于TrxR而诱导肿瘤细胞发生氧化应激介导的凋亡,这将有助于进一步认识藤黄酸在体内的作用机理。3.紫草素是传统中药紫草的主要活性成分,作为中药已经在我国使用了很久。尽管紫草素具有高效的抗肿瘤活性,但其在细胞内的靶点还不是特别清楚。我们发现紫草素可以抑制TrxR而诱导活性氧介导的HL-60细胞凋亡。紫草素主要靶向TrxR中的Sec而抑制其生理活性,同时经紫草素修饰的TrxR可以直接氧化NADPH而诱发ROS的产生,打破细胞内氧化还原态的平衡。进一步研究发现,过量表达细胞内的TrxR能够降低紫草素的细胞毒活性,而降低细胞内TrxR则可以增加细胞对紫草素的敏感性。我们的研究揭示了紫草素抗肿瘤作用的新机制,即可以通过作用于TrxR而诱导肿瘤细胞发生氧化应激介导的凋亡,这将为紫草素发展成可能的抗肿瘤药物提供理论依据。4.小白菊内酯是来自于传统抗炎植物小白菊的主要活性成分,属于倍半萜内酯类化合物。该化合物含有一个α-亚甲基-γ-内酯环和一个环氧基团,使得其容易与蛋白的巯基发生迈克尔加成反应。体外实验证明,小白菊内酯显示强的TrxR抑制活性,通过抑伟TrxR而诱导HeLa细胞凋亡,而且降低细胞内TrxR能增加细胞对小白菊内酯的敏感性。这说明小白菊内酯抑制肿瘤细胞生长与其抑制TrxR活性直接相关。所以小白菊内酯对HeLa细胞内TrxR的抑制可以认为是其抗肿瘤效果的一种新机制。