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摘要细胞凋亡是一种几乎存在于所有真核生物中，细胞主动进入程序性死亡的过程。这一过程在多细胞生物的生长发育及维持内环境稳定中有重要的作用。Bcl-2家族蛋白是线粒体介导的细胞凋亡的重要调节者。Bcl-2家族蛋白根据其行使的功能可分为抑凋亡蛋白和促凋亡蛋白两大类。其中促凋亡蛋白又可根据其所含的结构域分为多结构域促凋亡蛋白和BH3-only蛋白（tBid、Bad、Bim和Noxa等）。多结构域促凋亡蛋白，Bax和Bak，能够在线粒体外膜上形成通道并导致线粒体外膜渗漏;而抑凋亡蛋白，例如Bcl-2，Bcl-xL和Bcl-w等，则通过抑制促凋亡蛋白从而保护线粒体外膜维持其完整性。促凋亡蛋白和抑凋亡蛋白之间的功能受到BH3-only蛋白的调节，并最终决定细胞的命运。<br>　　在健康的细胞中，Bax蛋白主要以非激活的状态存在于细胞质中。激活后的Bax蛋白向线粒体外膜转移，并在其上聚集形成通道，最终导致线粒体外膜渗漏。这一过程需要BH3-only激动蛋白激活，同时也能够被Bcl-2家族抑凋亡蛋白抑制。我们利用单分子荧光手段对Bax蛋白在体外膜环境中的聚集和寡聚化进行研究。研究结果表明在未被激动蛋白tBid蛋白激活的状态下，Bax蛋白能够自发地以单体或二聚体的形式与脂质膜稳定结合。而Bax蛋白在脂质膜上形成通道则需要两个步骤:第一步，Bax蛋白被tBid蛋白或BH3区域多肽激活，激活后的Bax蛋白在脂质膜上聚集并趋向形成四聚体;第二步，形成的聚集体插入脂质膜中，这一过程则需要脂质膜中存在心磷脂成分。在这一系列过程中，Bcl-xL蛋白能够不断地将脂质膜上的Bax蛋白转运回溶液中，抑制Bax蛋白在膜上的聚集。我们的研究从单个分子水平对Bax蛋白的聚集及寡聚进行阐述，为细胞凋亡的机制研究提供了一定的帮助。<br>　　作为BH3-only激动蛋白，tBid蛋白在细胞凋亡过程中，对线粒体外膜渗漏有重要的调节作用。为了探究tBid蛋白的调节机制，通过单分子荧光手段对单个tBid分子在脂质膜上的行为进行研究。我们发现tBid蛋白能够在脂质膜上聚集形成寡聚体，这一过程对蛋白浓度有很高的依赖性。随着蛋白浓度的升高，tBid蛋白趋向于在脂质膜上形成四聚体。然而，当体系中存在Bax蛋白时，tBid蛋白则主要以单体的形式与脂质膜结合。通过单分子荧光共振能量转移技术，我们发现在脂质膜上Bax蛋白通过与tBid蛋白结合，阻碍tBid蛋白之间相互作用，从而抑制tBid蛋白寡聚体的形成。基于tBid蛋白与Bax蛋白相互结合是导致线粒体外膜渗漏的重要起因;因此，我们的研究将有助于理解Bcl-2家族促凋亡蛋白在细胞凋亡中的作用。<br>　　糖原合酶激酶3β(GSK3β)是一种广泛分布于真核生物中的丝氨酸/苏氨酸类激酶。该蛋白参与了许多重要的信号通路，包括胰岛素，生长因子介导的信号通路和Wnt通路等，因此与许多疾病如肥胖、心脏病和阿兹海默病等有密切关系。寻找GSK3β蛋白的小分子抑制对帮助治疗这些疾病有潜在的积极作用。我们在体外通过Luciferase-Luciferin方法，高通量筛选发现了一系列二芳基酰腙类化合物。通过计算机模拟的方法，我们建立了该类化合物与GSK3β蛋白的结合模型;并通过构效关系、酶动力学实验和突变体实验对结合模型进行验证。该类化合物通过氢键作用、疏水作用和π-堆积作用与GSK3β蛋白的ATP口袋结合。由于化合物占据ATP口袋后，ATP无法进入酶催化位点，因此磷酸化反应受到抑制。我们的研究为GSK3β蛋白小分子抑制剂的发现提供了活性较好的前体化合物，这些化合物可能对寻找治疗GSK3β蛋白相关疾病的药物提供一些帮助。