膜结合鸟苷酸激酶(membrane-associated guanylate kinases,MAGUKs)是一种支架蛋白质家族,富集在细胞连接处,在细胞极性建立和维持、细胞粘附以及细胞信号转导方面具有重要作用。该家族蛋白含有多个蛋白相互作用的结构域,其中,GK结构域以磷酸化和非磷酸化依赖两种方式与多种蛋白质结合,但是,GK结构域的生理功能及其结合模式的分子机制并不清楚。基于此,本论文研究了不同GK结构域的结构特征并发现靶向分子,对研究其功能及发现新型的干预药物具有重要意义。大同源物蛋白(DLG)是MAGUK家族重要的一员。DLGs的GK结构域通过与磷酸化肽和非磷酸化肽结合,调节多种细胞功能。本文中,我们通过分子动力学模拟,研究了DLG1和DLG4与不同多肽的相互作用,结果表明,DLGs-GK蛋白与磷酸化或者非磷酸化配体具有相同的结合模式,其结合位点主要分为磷酸化位点和β5折叠处的疏水位点。此外,基于MM-GBSA结合自由能计算,我们预测DLG1-GK能够与靶向DLG4-GK的抑制性多肽GKI-QSF结合,并具有相似的结合亲和力,随后通过ITC实验测试,DLG1-GK/GKI-QSF结合的Kd值为1.20±0.29μM,同计算预测相符。作为MAGUK家族成员,MAGI2在突触形成、神经传导中发挥重要作用。通过同源建模,我们构建了MAGI2-GK的三维结构,使用分子对接建立MAGI2-GK/p-SAPAP的复合物结构,最后利用分子动力学研究了其相互作用。结果表明,MAGI2-GK结构域的结合口袋和DLGs-GK相似,主要分为磷酸化位点(Arg134和Lys137)和疏水作用位点(Gly167、Thr168、Tyr169和Tyr174)。另外,我们发现位于α1螺旋的氨基酸残基Tyr125是MAGI2-GK区别于DLG4-GK的关键氨基酸,可作为开发选择性MAGI2-GK小分子抑制剂的靶点。最后,通过筛选获得了靶向MAGI2-GK的小分子抑制剂。使用原核表达和纯化制备MAGI2-GK蛋白,再结合FITC荧光标记的p-SAPAP多肽,我们建立并优化极化荧光方法的筛选方法。一方面,基于MAGI2-GK结合口袋的分析,我们建立了基于分子对接的虚拟筛选模型,筛选Chembridge化合物库130万个化合物,得到14个候选苗头化合物进行测试,发现了以喹唑啉为母核的MAGI2-GK小分子抑制剂11,但其亲和力较弱。另一方面,通过对教研室自建类药小分子化合物库中435种化合物进行筛选,发现了以氮杂氧化吲哚为母核的先导化合物3a,该化合物可以靶向MAGI2-GK,而对DLG4-GK没有结合活性。之后,通过对3a的马来酰亚胺N位和氮杂氧化吲哚的3位进行结构改造,合成了14个化合物,活性最高的化合物3kb其Ki值为0.43μM。最后,我们初步评价了化合物3kb的体外抗肿瘤活性,发现该化合物对胃癌肿瘤细胞系MGC803增殖影响较小,但可以明显抑制胃癌细胞的迁移和侵袭能力,影响肿瘤EMT进程。总之,本论文利用分子动力学方法研究了DLGs-GK及MAGI2-GK与其相互作用多肽的结合界面,并发现了新型的MAGI2-GK的小分子抑制剂,为后续的GK的结构和功能研究奠定了基础。