Bcl-2家族蛋白之间通过BH3结构域介导的蛋白-蛋白相互作用（PPI）调控细胞凋亡,其中抗凋亡的类Bcl-2蛋白是多种癌症治疗的重要靶标蛋白。越来越多的研究发现除了已知Bcl-2家族的类Bcl-2蛋白之外,还存在一些蛋白质也能够通过BH3结构域与BH3-only蛋白形成PPI。新的类Bcl-2蛋白的发现逐步完善凋亡网络,也意味着新的PPI介导的新的凋亡调控机制和新的肿瘤靶标亟待发现。本课题组在2020年的研究报道了热休克蛋白70（Hsp70）是新的类Bcl-2蛋白,Bcl-2家族促凋亡蛋白Bim通过BH3沟槽结合到Hsp70的NBD区域,是Hsp70的辅伴侣蛋白,帮助Hsp70折叠并稳定致癌底物蛋白,保护肿瘤细胞逃避细胞凋亡。Hsp70是一个大的分子伴侣,是肿瘤细胞和正常细胞生存都依赖的一种蛋白,虽然它参与癌症相关的多种信号通路,包括细胞凋亡,细胞衰老,细胞自噬,细胞免疫等,促进肿瘤的发生发展,但它只是肿瘤的“非癌性”依赖蛋白,尚不能作为肿瘤靶标。越来越多的研究证据表明热休克家族成员可能通过PPI发挥肿瘤特异性的功能。例如,Hsp70-Bag3的PPI被报道可能是Hsp70抑制剂MKT-077及其类似物在乳腺癌中的抗肿瘤靶标,所以靶向Hsp70相关复合物成为癌症治疗领域新的研究热点。我们课题组之前的研究发现Hsp70-Bim PPI的结合界面与Bcl-2-Bim PPI的结合界面相似,因此我们利用Bcl-2抑制剂S1（6-硫代吗啉基-2,3-二氰基非那烯酮）作为初始小分子,合成一系列衍生物并建立了用于筛选特异性解离Hsp70-Bim PPI的分子库。本论文通过体外荧光偏振实验、等温滴定量热法等鉴定了一个能特异性解离Hsp70-Bim PPI的小分子S1g,并在细胞内也证明了其靶点的特异性。S1g在慢性髓系白血病（CML）细胞系、多种实体瘤细胞系和正常细胞系中的抗肿瘤活性结果显示,该分子特异性结合CML细胞中的Hsp70,并且其结合亲和力与诱导细胞凋亡的能力呈现正相关性。我们进一步利用S1g和其他已知的Hsp70抑制剂揭示了真核启动因子（eIFs）和核糖体蛋白（RPSs）是CML细胞中Hsp70的底物蛋白,证明了S1g通过特异性解离Hsp70-Bim PPI降低致癌底物蛋白的稳定性,从而诱导CML细胞凋亡。S1g在裸鼠白血病异种移植模型中也表现出良好的抗肿瘤活性,表明S1g可能成为治疗CML的抗癌候选药物。另外,Hsp70作为类Bcl-2蛋白,它可以通过BH3结构域与Bcl-2家族促凋亡蛋白Bim、Bax、Bak相互作用,因此Hsp70与Bcl-2家族蛋白可能存在调控细胞凋亡的互作机制。我们将Bcl-2抑制剂S1和S1g作为研究工具,在白血病细胞系K562、U937、HL-60中发现S1和S1g能够协同诱导细胞发生内源凋亡。当Hsp70或类Bcl-2蛋白其中一种被抑制时,促凋亡蛋白Bim、Bax、Bak在它们之间发生穿梭转移,而Bim是Hsp70与类Bcl-2蛋白发挥协同抗凋亡作用的重要成员,Bim蛋白从Hsp70或类Bcl-2蛋白上的释放量与S1或S1g诱导细胞凋亡的能力呈现正相关性。综上所述,本论文鉴定了一个能够特异性解离Hsp70-Bim PPI的小分子S1g,确定了Hsp70-Bim PPI是CML的特异性肿瘤靶标,为慢性髓系白血病提供了新的肿瘤靶向治疗策略。在此基础上我们利用小分子抑制剂S1和S1g在白血病细胞中证明了Bim穿梭是Hsp70与类Bcl-2蛋白协同抗凋亡的互作机制,初步揭示了Hsp70与Bcl-2家族蛋白“crosstalk”。