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研究背景和目的：免疫调节药物(Immunomodulatory drugs, IMiDs)沙利度胺(Thalidomide, Thal)及其结构类似物来那度胺(Lenalidomide, Len)和泊马度胺(Pomalidomide, Pom)对治疗多发性骨髓瘤患者有显著的效果,其作用靶点为cereblon (CRBN),并抑制CRBN的泛素化。近年来的研究主要集中在这些药物对CRBN底物的泛素化。然而沙利度胺对E3泛素连接酶活性的影响还不清楚。本课题拟研究沙利度胺及其类似物抑制CRBN泛素化的意义及其对cullin 4A RING-CRBNE3泛素连接酶活性的影响,以更清楚地揭示来那度胺治疗多发性骨髓瘤的分子机制,为新药研发提供新的靶点。研究方法：用沙利度胺及其类似物处理过表达CRBN的HEK293T细胞,纯化CRBN蛋白后用免疫印迹检测药物对CRBN泛素化的影响。用药物处理多发性骨髓瘤细胞,免疫印迹实验检测内源性CRBN蛋白及其相互作用蛋白BKCa的表达水平。过表达GFP与CRBN,流式细胞仪检测过表达CRBN后多发性骨髓瘤细胞对药物的敏感性。研究结果：(1)沙利度胺及其类似物抑制人与鼠源CRBN蛋白的泛素化。(2)沙利度胺与来那度胺不破坏CRLA-CRBN E3泛素连接酶复合物的组成。(3)沙利度胺抑制CRBN蛋白上K48位多聚泛素链的形成,进而抑制CRBN的泛素-蛋白酶体途径降解,引起CRBN的积累。(4) CRBN的上调增强了CRL4-CRBN E3的活性,促进了其对底物蛋白的泛素化及降解。(5) CRBN蛋白的表达水平与多发性骨髓瘤细胞对泊马度胺的敏感性有关。(6) CRBN相关E3的底物蛋白IKZF1和IKZF3的表达水平也与多发性骨髓瘤细胞对泊马度胺的敏感性相关。研究结论：沙利度胺及其结构类似物能够上调CRBN的蛋白水平,CRBN的增加增强了CRL4-CRBN E3泛素连接酶的活性,促进了底物蛋白的降解,增强了骨髓瘤细胞对药物的敏感性,最终促进细胞凋亡。该研究表明沙利度胺及其类似物代表一类通过抑制E3泛素连接酶组成蛋白的泛素化来加强E3功能的新型药物。