恶性肿瘤已日益常见,成为严重威胁人类生命和生活质量的主要疾病之一。抑瘤蛋白p53及其负性调节蛋白MDM2与MDMX之间的相互作用与众多肿瘤的发生、发展密切相关。因此,p53-MDM2/MDMX蛋白蛋白相互作用已经成为设计抗肿瘤药物的重要靶标。目前MDM2和MDMX的拮抗剂主要分为肽类和小分子两大类,这两种类型的拮抗剂均有自身的优势和明显的不足之处。小分子拮抗剂主要存在与靶蛋白的亲和力不强,以及难以同时抑制MDM2和MDMX两大缺陷。而肽类拮抗剂主要存在体内不稳定以及透膜能力不强两大缺陷。第一节中,首先本文利用文献调研总结得到已知抑制剂的Alog P和MW指标将NCI数据库中23万化合物缩减至13万左右,随后利用两个五点药效团模型再次将数据库范围压缩至6万左右,最后利用分子对接技术筛选购买得到38个虚拟活性化合物,其中有10个化合物经过基于荧光偏振的结合实验证明具有一定的结合活性,在随后的子结构搜索中,我们又成功筛得一系列新型骨架的MDM2和MDMX的双重拮抗剂,其中NSC148171对MDM2和MDMX的结合常数Ki值分别达到了0.62和4.6μM。本文开发了药效团模型结合分子对接手段的新策略用于快速筛选p53-MDM2/MDMX小分子抑制剂以及其他相关或许化合物,筛选得到的优秀先导化合物为后续该类型抑制剂的优化与修饰提供了坚实的基础。第二节中,本文基于前期噬菌体展示筛选得到的MDM2和MDMX的双重肽类拮抗剂PMI,在除去Phe-3,Trp-7和Leu-10三个关键残基之外的其他9个残基位点上均进行了10个左右氨基酸的系统性突变分析,合成得到了超过100个多肽化合物,随后经过加和性原理的分析,本文合成得到了报道以来最强的MDM2和MDMX双重肽类拮抗剂PMI-M3(LTFLEYWAQLMQ),其对MDM2和MDMX的结合常数Kd值分别达到了3.7和10.7 p M。值得指出的是,在这一案例中,系统性突变分析更有可能比基于结构的合理设计筛选得到具有更好结合能力的多肽拮抗剂,随后的M3-MDM2/MDMX的复合物晶体结构的解析清晰地阐释出了超强拮抗剂与靶蛋白的结合模式。本文通过系统性突变分析结合加和性分析,筛选得到了个位p M级别结合能力的超强MDM2/MDMX多肽拮抗剂,为后续的研究提供了有力的序列依据和结构基础。第三节中,我们利用DTC反应设计了一系列二硫代氨基甲酸酯为侧链的新型订书肽,合成简单环保,收率较高。在合成得到的系列硫酯订书肽中,PS3-1-3和PS5-1-3对MDM2和MDMX的结合能力均提高了一个数量级以上,而相应的复合物晶体结构的解析也清晰地展示出该硫酯订书侧链的结构。更加关键的是该类订书肽在稳定性以及透膜能力上较直链肽均有显著的提高,而且其水溶性明显强于常规订书肽。上述两条订书肽的类似物PS6-3对肿瘤细胞HCT116 p53+/+产生了明显的抑制作用,而对HCT116 p53-/-没有明显的效果,该结果表明PS6-3是通过p53通路来发挥抑制肿瘤细胞的作用的。本文首次将DTC反应应用到多肽订书策略中来提高其成药性,新型的PMI硫酯订书肽在稳定性,结合能力以及细胞活性上均有所提高,该策略可以应用到多种多肽当中来提高其成药性。最后一节中,本文将PMI的Ser-11进行D氨基酸的突变,合成得到了一系列包含D型氨基酸的杂交肽,杂交肽在能够维持α螺旋以及结合能力的基础上能够一定程度上提高对于水解酶的稳定性。其中PMI-1在包裹到脂质体后,对肿瘤细胞U87的抑制能力明显优于阳性对照Nutlin-3。本文我们开发了一种新型的D氨基酸突变策略,为多肽的成药提供了一个新的思路。本研究对于阐明p53-MDM2/MDMX相互作用界面结构基础,寻找新一代p53-MDM2/MDMX相互作用抑制剂用于肿瘤治疗具有重要意义。糖基化修饰是生物系统中非常重要的一种蛋白翻译后修饰,糖基化修饰的异常通常与包括病毒和细菌感染,癌症转移,炎症反应,先天和适应性免疫及其他信号通路在内的许多生物过程有着密切联系。另一方面,抗生素的滥用导致的临床上日益增多的耐药已严重威胁人类的生命健康。最近,科研工作者们发现了两种非常重要的新型糖基化修饰,恰恰与细菌感染密切相关。一是在包括绿脓杆菌、百日咳菌和淋病奈瑟氏菌在内的多种致病菌里,Ear P酶特异性地对转录延长因子EF-P的32位精氨酸进行鼠李糖基化修饰,从而激活细菌体内的转录延长因子,缓解核糖体在多聚脯氨酸序列附近的停滞,对细菌毒力的产生起关键作用;二是来自革兰氏阴性致病菌的七碳糖转移酶家族(BAHT)介导的庚糖糖基化修饰,该转移酶能催化细菌自主转运蛋白的多糖基化,介导病菌对宿主细胞的粘附,在细菌感染中发挥重要功能。精氨酸鼠李糖基化修饰可能成为设计新型抗生素的潜在靶点,而BAHT介导的庚糖糖基化修饰同样成为新型抗菌手段:抗粘附治疗的重要理论指导。更多相关通路或实际意义的发现急需相关特异性抗体的开发。抗体作为一种重要的分子工具,在蛋白的检测上发挥不可替代的作用。开发首个特异性识别精氨酸鼠李糖基化修饰和丝氨酸庚糖基化修饰的抗体已成为迫在眉睫的议题。第一节工作中,我们利用NMR技术首次成功确证了EF-P精氨酸鼠李糖基化修饰的端位构型,为α型。随后的合成工作中,本文以鼠李糖为原料,首先通过4步反应合成得到关键鼠李糖胍基供体,利用银催化的固相胍基化反应,我们合成得到了构型一致的精氨酸鼠李糖肽。以其作为半抗原,利用动物免疫的方法成功制备了特异性识别精氨酸鼠李糖基化的多克隆抗体。后续的酶联免疫吸附和免疫印迹实验充分证实了该抗体的特异性和灵敏度。本文首次合成得到了特殊精氨酸鼠李糖基化修饰的多肽以及相应的高特异性的抗体,不仅为随后的该特殊类型的糖基化修饰提供了有力的分子工具,而且为后续的小分子或抗体类的抗生素的设计提供了有力的理论依据。第二节中,我们首先利用Wittig反应构建出新的七碳糖骨架,随后Sharpless不对称氧化反应的成功应用使得我们得到了6位两种绝对构型的庚糖。在硫苷和三氯亚胺酯介导的糖基化反应的帮助下,我们成功获得了与生物体内糖基化修饰构型一致的丝氨酸庚糖。利用多肽固相合成方法获得相应的糖肽后,以这两种构型的庚糖肽作为半抗原,我们同样使用动物免疫的方法制备出能够特异性地识别丝氨酸庚糖基化的多克隆抗体。随后对细菌内源产生的蛋白进行的免疫印迹充分证明了6位D型和L型庚糖产生的抗体的特异性。本文首次报道了特殊的丝氨酸庚糖基化修饰的多肽的合成以及相应的抗体的制备,不仅为随后的该特殊类型的糖基化修饰提供了有力的分子工具,而且该抗体本身作为抗粘附治疗的新型手段,就具有潜在的治疗细菌感染的能力。特异性多克隆抗体的获得不仅能够提高对精氨酸鼠李糖基化和丝氨酸庚糖基化的认识,而且能够帮助我们进一步在生物体内识别和提取更多包含该类糖基化修饰的蛋白质。这些抗体为新一代的小分子抗生素设计提供了强有力的分子工具,同时也对开发新的基于抗体的靶向型抗生素具有指导意义。