细胞凋亡逃逸是肿瘤的六大特征之一,靶向肿瘤细胞凋亡治疗癌症一直是抗肿瘤药物研发的主要方式之一。肿瘤细胞凋亡受多种信号转导通路、蛋白和内源小分子调控,是一个非常复杂的网络。其中,较早开始研究的是凋亡信号通路相关蛋白,如IAP家族蛋白,目前已有多个IAP小分子在进行临床I期和II期的研究。核受体是细胞凋亡调控中非常重要的一环,在结合其内源性配体后,核受体被激活进而调控众多的细胞凋亡相关的基因转录。其中比较特别的是,孤儿核受体Nur77。Nur77接受凋亡信号后从细胞核向线粒体转位,并通过直接的相互作用将抗凋亡蛋白BCL-2转变成促凋亡蛋白。研究发现活性氧（ROS）在细胞中的作用类似于第二信使,能调控众多蛋白和信号通路。靶向直接调控ROS的蛋白是肿瘤细胞凋亡调控的新思路。来源于中草药的天然产物种类繁多,化学空间巨大,生物学活性广泛,其中很多都有诱导肿瘤细胞凋亡的表型。本文结合上述因素进行三方面的课题研究。第一个方面,是从小分子诱导cIAP1蛋白发生二聚化进而降解的现象入手,结合文献中cIAP1的氨基酸残基突变实验,采用分子动力学模拟的方法,解释了在小分子诱导cIAP1二聚化降解过程中,关键残基E447与周围氨基酸残基的氢键网络、静电相互作用发挥的重要作用。动力学模拟结果显示cIAP1的氨基酸残基D303与自发泛素化关键残基T612存在氢键作用,据此结果设计并表达纯化了cIAP1新突变体蛋白D303A,通过实验观察到D303A的自发二聚化。结果证明了在溶液状态下,关键残基的氢键相互作用对cIAP1二聚化降解的影响。为挖掘天然产物靶向cIAP1蛋白的潜力,我们针对天然产物小分子库,采用基于蛋白热稳定性筛选的方法,得到分子水平亲和力为163.5 nM的土木香内酯,亲和力为359.8 nM的6-姜烯酚,比阳性对照小分子BV6靶向cIAP1的亲和力（1.63μM）更强。cIAP1是这两个天然产物目前已有报导的结合活性最强的靶标,并且它们也是为数不多的靶向cIAP1的天然产物抑制剂。通过细胞水平相关实验,我们进一步证明了土木香内酯和6-姜烯酚靶向cIAP1的在靶效应。综上,分子水平和细胞水平实验结果都表明土木香内酯和6-姜烯酚是具有改造前景的靶向cIAP1的天然产物抑制剂。第二个方面,是通过分子动力学模拟分析比较Nur77已报道的炎症调控位点和凋亡调控位点。比较分析小分子结合在不同口袋对蛋白构象影响的差别。与此同时,我们靶向Nur77开展了基于蛋白热稳定性的天然产物筛选,发现了结合强度为1.81μM的去甲氧基姜黄素和3.07μM的宝霍苷I,而Nur77蛋白也是去甲氧基姜黄素和宝霍苷I目前已报道的亲和力最强的分子靶标。细胞水平实验也证明这两个小分子是活性较好的靶向Nur77的诱导肿瘤细胞凋亡的小分子。第三个方面,是利用共价对接结合酶活实验的策略,获得了靶向细胞氧化还原调控关键蛋白过氧化物氧化还原酶1（PRDX1）的活性、选择性较好的抗肿瘤先导化合物P1-L02。P1-L02靶向PRDX1的酶活性抑制IC₅₀为89.3 nM,在PRDX家族中也有较好的选择性。通过分子动力学模拟结合结晶条件筛选的方式,我们解决了PRDX1晶体稳定性差的问题,获得了高分辨率的PRDX1蛋白晶体,进而成功解析了PRDX1和P1-L02的复合物晶体结构。细胞水平实验证实了P1-L02的表型符合PRDX1的生物学功能,深入的解析具体分子机制发现P1-L02是通过靶向PRDX1-ASK1蛋白相互作用来实现促凋亡活性。P1-L02是目前报导的活性最强的PRDX1抑制剂,有望作为工具化合物,用于对PRDX1相关的进一步机制研究。P1-L02也为靶向PRDX1的抗肿瘤先导化合物开发奠定了坚实的基础。