癌症是当今世界上严重威胁人类健康的主要疾病之一,其中结肠癌是世界上引起成年人死亡最常见的癌症之一。研制具有靶向性的抗结肠癌癌药物一直是近几十年来的研究热点。目前针对结肠癌药物治疗以静脉输注氟尿嘧啶类药物为主,但该类药毒性大、不良反应严重,因此临床上迫切需要治愈率高且副反应少的抗结肠癌药物。不仅如此,随着人们对结肠癌发病机制的生物学认识越来越深入,发现新的针对结肠癌的治疗靶标来应对产生耐药性的病人,降低结肠癌发病率、提高病人生存质量、降低死亡率都具有十分重要的意义。研究表明,结肠腺瘤息肉易感基因（Adenomatous Polyposis Coli,APC）是早期发现的与结肠癌的发生相关的基因,APC失活被认为是大部分CRCs的启动事件,APC基因突变导致产生截短型的APC蛋白,而截短型的APC蛋白会持续激活Asef蛋白的GEF活性,对结肠癌细胞的异常迁移以及结肠癌的形成起着重要作用。因此,针对APC和Asef的相互作用设计的抑制剂,可以通过破坏两者之间的作用,进而抑制结肠癌细胞迁移,将可能成为抑制结肠癌细胞转移的一种新手段。同时,研究表明CK2激酶的异常活性也与结肠癌的预后差有关,同时也与结肠癌细胞的异常侵袭有关。APC和CK2也都是wnt信号通路的一个重要组成部分,而蛋白激酶也一直是癌症中一类非常重要的靶标,目前的激酶的抑制剂主要为ATP竞争性抑制剂,缺乏特异性,且抑制剂结合位点容易突变产生耐药性。因此发现新的别构口袋进而发现新的别构抑制剂,将可能成为抑制结肠癌细胞侵袭的另一种手段。在本课题中,首先我们在对APC和Asef的复合物晶体结构进行分析的基础上,选取了APC蛋白的“Armadillo（ARM）”结构域为靶标,以与APC结合起关键作用的Asef170-194（SSSHHYSHPGGGGEQLAINELISDG）为起点进行多肽抑制剂的改造。我们首先设计不同的长度的多肽来寻找与APC结合起关键作用的最短序列,在此基础上对多肽的每个位点进行单点突变,并将突变结果进行组合优化,最后得到半数抑制浓度IC₅₀为7.97μM的七肽,这个七肽与原始的25肽（Asef170-194）达到同等的亲和力。接着,我们也解析出了三条活性最好的多肽与APC蛋白的共晶结构,并分析了三条多肽与APC蛋白的不同结合特点。通过对三个共晶结构的分析,我们重点对多肽的后两个氨基酸结构进行了改造,并对多肽的封端形式进行了优化,最后获得IC₅₀为1.09μM的七肽MAI-150。ITC结果表明,MAI-150与APC按照1:1比例结合,并且它们的精确亲和力为289 nM,同时我们也解析出了MAI-150与APC蛋白的共晶结构。通过结构分析,我们阐释了MAI-150与APC蛋白之间的相互作用识别方式。结合已经解析的四个肽与APC蛋白的共晶,结合体外活性数据,我们又对MAI-150进行了一系列的改造,最后获得一条拟肽MAI-203,亲和力达到39 nM,同时我们也解析出MAI-203与APC蛋白的共晶,进一步解释了MAI-203比MAI-150亲和力提高8倍的分子机制。结合体外的Asef-GEF活性检测,我们推测了MAI-150和MAI-203抑制APC和Asef相互作用的分子机制,并且推测了MAI-150和MAI-203通过抑制二者相互作用进而抑制Asef的GEF活性功能发挥的可能分子机制。在细胞水平上,抑制剂MAI-203可以（1）抑制293T细胞内过表达的APC和Asef蛋白的相互作用。（2）抑制结肠癌细胞SW480中的GTP-CDC42水平,而不会影响GTP-Rac1的水平,而且对Rac1和CDC42的表达水平没有影响。（3）抑制结肠癌细胞SW480和HCT116的迁移。针对蛋白激酶CK2,我们利用计算的方法PARS与单点突变的方法成功预测并验证了新的别构口袋,并且发现别构位点残基的突变既能抑制也能激活CK2α的活性。使用MCpath工具预测到了别构位点残基V31,K75,I78,I82,P109与底物结合位点残基H160之间别构信号传导的通路。同时我们将CK2α与CMGC家族其他成员的激酶做了序列比对,结果表明我们新发现的别构口袋组成残基保守性很低,进而为设计高特异性别构小分子抑制剂提供了可能。总之,本论文综合计算工具、药物化学、化学生物学、结构生物学的方法和技术,设计出了第一个APC/Asef相互作用拟肽抑制剂,并通过共晶结构的解析阐述了抑制剂与APC蛋白相互作用的模式及分子机制,也初步探索了抑制剂对抑制结肠癌细胞迁移的影响,为研究APC介导的细胞迁移相关通路提供有效的化学生物学工具,同时也为阐明APC作为潜在靶标治疗相关疾病奠定了理论基础。同时我们在CK2激酶上发现了一个新的别构口袋,为进一步别构抑制剂的发现提供了理论基础。