一、课题的研究意义和研究背景

人类基因组包含超过500种蛋白激酶基因。蛋白激酶是一类催化蛋白磷酸化的庞大酶家族。磷酸化引起蛋白质功能(如位点、与其他蛋白质相互作用或酶活性等)的改变。蛋白磷酸化在细胞增殖、分化和凋亡的调节过程中发挥关键作用，激酶活性异常引起了这些过程的显著变化。需要特别指出的是，激酶异常通常是癌症的信号。大部分CDKs与人类癌症密切相关，CDKs活性失调引起的增殖失控是许多肿瘤的普遍特征之一[1]。真核细胞的增殖分裂是一个精确而复杂的调控过程。增殖过程是通过细胞周期来完成的，而细胞周期的有序进行有其严格的分子调控机制。目前已发现的参与细胞周期调控主要有三大类分子：细胞周期依赖性激酶(cyclin-dependent kinases，CKDs)，细胞周期蛋白(cyclins)，细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂(cyclin-dependent kinases inhitors，CKIs)，其中CDK处于核心地位。细胞周期依赖性激酶(cyelin-depend ent kinases，CDKs)家族目前共有十三个成员(CDK1到CDK13)，它们与对应的周期蛋白cyclin(s)形成复合物，驱动细胞周期进程或者调控细胞内基因的转录。所以根据其细胞内功能不同分为两大类：控制细胞周期的CDKs和控制细胞转录的CDKs。我们所研究的CDK9属于后者。

CDK9属于丝氨酸类激酶,它与对应cyclin(s)结合形成正性转录延长因子b（positive transcription elongation factor b，P-TEFb），P-TEFb是细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶复合物，该复合物能够磷酸化RNA聚合酶Ⅱ(RNA polymeraseⅡ)和一些负性转录延长因子，从而使转录从起始部位得以延伸,是转录得以延长的核心分子。研究发现CDK9的表达水平或(和)激酶活性的异常会引起细胞内多种蛋白表达或(和)其mRNA水平异常，可以说CDK9是肿瘤发生发展过程中最关键分子之一。不同于其他调节细胞周期的CDKs，CDK9不仅在基因的转录过程中发挥至关重要的作用，而且也可作为抗肿瘤药物设计的重要靶点，以及用于抗心肌肥大、抗血管生成、抗病毒药物和抗炎药物的研究[2]。

CDK7是CDKs家族的重要一员，又称为CDK活化激酶CDKs activating kinase, CAK)。CDK7主要通过两种间接的方式调节细胞周期：第一，CDK7-cyclin H二元复合物或CDK7-cyclin H-MAT1三元复合物经磷酸化激活后生成有活性的CAK，可进一步使CDK(1、2、3、4、6)活性区域的苏氨酸残基被磷酸化，从而激活它们的活性，主导细胞周期的启动、进行和结束；第二，磷酸化的CDK7-cyclin H-MAT1复合物能磷酸化RNA聚合酶ΙΙ大亚基的羧基末端结构域的大亚基，从而促使启动子的清除，诱导转录的开始，另外，该复合物还是转录因子ΙΙH(TFΙΙH)的亚基组成部分，参与ΙΙ型转录和核苷酸切除修复。由此可知，抑制CDK7活性区域的磷酸化，就能抑制其在调节细胞周期中的作用，既阻断CDK(1、2、3、4、6)在细胞周期中的主导作用，又影响转录过程，达到抑制肿瘤细胞增殖的目的[3]。

CDKs抑制剂主要用于抑制细胞周期过程，现已开发了CDK2或CDK4和CDK6抑制剂。近年来人们发现，其他蛋白激酶家族的一些成员在转录过程中也起着至关重要的作用，其中，CDK7和CDK9抑制剂可能成为有效的癌症治疗药物[4]。CDK复合物在生物学多方面具有重要作用，包括增殖控制和转录。非选择性CDK抑制剂的临床试验结果是令人失望的，故研究选择性CDK抑制剂则显得必要[5]。

二、前人的研究工作

Yongbin Wu等人在耐药细胞中分析SNS-032对细胞信号通路、细胞凋亡和细胞周期的影响，在裸鼠移植模型中评估SNS-032的体内抗肿瘤活性。发现SNS-032能够抑制RNA聚合酶II的磷酸化并且能够使mRNA和蛋白的表达水平下降，抑制恶性肿瘤细胞增殖[6]。

Anna等人[7]合成了含有氨基磷酰胺，膦酸酯，次膦酸酯基团的化合物，并用CDK9/CycT1酶催化法评估其活性。在细胞毒性和HIV增殖实验中测试最有效的分子，并对候选化合物抑制CDKs和其他激酶的选择性进行了测试。得出了具有抗病毒活性的ATP竞争性CDK9 / CycT1抑制剂，次膦酸93（phosphinic acid 93）。

Eric等人[8]用MM-PBSA和SMD方法研究了CDK9与设计的多肽的相互作用机理，通过预测结合自由能表明多肽的内在柔性和激酶的结合表面的氮端结合更趋于稳定。之后Eric等人[9]通过分子动力学模拟计算以及CDK9结合表面的成药性分析设计了小分子抑制剂2-氨基-8-羟喹啉衍生物。成药性分析以及结合口袋分析揭示了小分子干扰CDK9与cyclinT1结合的关键性残基为cyclinT1上的Phe146和Lys6。

C George Priya Doss等人[10]用SIFT, PolyPhen2, I-Mutant3, PANTHER, SNPsamp;G PhD-SNP及非可接受的多态性筛选（SNAP）的方法对三个非同一突变的单核苷酸多态性nsSNPs蛋白质的功能影响进行了预测，并使用分子动力学（MD）模拟方法分析了本机和提出的突变模型。借助Autodock 4.0和PatchDock，分析了flavopiridol与CDK7蛋白细胞关于有害突变的结合疗效。发现与天然蛋白相比CDK7三个突变模型的灵活性较多样。