开题报告内容：
一、课题背景
组蛋白赖氨酸特异性去甲基化酶1（LSD1）是2004年由哈佛大学Shi Yang教授首次发现并在cell杂志报道的第一个组蛋白赖氨酸特异性去甲基化酶，正式确认了组蛋白甲基化的动态平衡过程，这一革命性发现对组蛋白修饰的表观遗传学发展提供了全新的研究思路。在组蛋白甲基化转移酶和去甲基化酶的相互作用下，组蛋白的甲基化状态被动态调节着，并影响着基因转录的激活和抑制，染色体失活等生物学过程，在表观遗传学方面起重要作用。
研究也发现LSD1在多种人类恶性肿瘤组织中表达量显著升高，如神经母瘤细胞、眼癌、前列腺癌、乳腺癌、膀胱癌、肺癌等。而Xinbin Chen等人通过shRNA技术证明了在MCF-7细胞中LSD1表达量的下调能够抑制细胞增殖；Schulte等人发现在神经瘤细胞SH-SY5Y中利用siRNA技术敲除LSD1可抑制细胞生长并诱导一些细胞分化相关基因的表达，而在小分子单胺氧化酶抑制剂PCPA的作用下以能抑制神经瘤细胞SH-SY5Y的生长，在体内试验中小分子抑制剂PCPA对肿瘤细胞的生长也有一定的抑制作用；2009年Ueda等人发文说明PCPA衍生物能够抑制肿瘤细胞的生长；Huang Yi等人合成多胺类化合物作用于结肠癌细胞HCT116，能够抑制肿瘤细胞的生长并激活表观遗传沉默的基因的重新表达。LSD1抑制剂不仅能作为表观遗传学的研究工具用于阐述生物学功能，而且能作为表观遗传学药物用于肿瘤的预防和治疗。因此，以LSD1为靶点进行抗肿瘤药物的研究是目前药物研发领域的一个热点。
当前表观遗传学的研究内容主要是四个方面：DNA甲基化修饰、组蛋白共价修饰、染色体重塑和非编码RNA。组蛋白共价修饰主要通过两种方式调控基因表达：一是通过影响组蛋白和RNA双链的亲和性从而改变染色质的疏松和凝集状态，使DNA双链变得可以被基因调控蛋白作用，进而调节基因表达；二是通过改变组蛋白结合蛋白的亲和性，影响其对效应因子的招募，从而调控基因表达。
- 要解决的问题
通过查阅文献资料，合成LSD1可逆抑制剂的中间体
- 可行性分析
自从1956年发现组蛋白甲基化现象以来，一系列实验表明组蛋白的甲基化似乎是一种不可逆修饰。然而2004年第一个组蛋白去甲基化酶的发现使人们认识到甲基化修饰也是被动态调节的：赖氨酸特异性去甲基化酶1可以催化H3K4一或二甲基化的赖氨酸形成非甲基化的赖氨酸。但由于氨甲基的氧化需要辅助因子FAD和一个质子化的氮，因此仅能催化一或二甲基化的赖氨酸而对三甲基化的赖氨酸不起作用；LSD1不能直接将N-CH3键打断，而是通过形成中间产物甲基化的氨氧化物，最终产生未甲基化的赖氨酸并释放出一分子甲醛。
在哺乳动物基因组中只有两个LSD1同源物，但是它们的催化机制决定了他们无法催化三甲基化赖氨酸的去甲基化的反应，这与广泛存在的赖氨酸三甲基化修饰的现象是不符合的，因此组蛋白赖氨酸的去甲基化反应很可能存在其他催化机制。人们在研究细菌的AlkB蛋白时发现AlkB以二价铁离子和alpha;-酮戊二酸作为辅因子，以氧化反应机制脱去DNA上的甲基，释放出甲醛。在生物信息学研究的基础上，研究人员发现真核生物中的JmjC结构域与AlkB的催化结构域非常相似，推测含有JmjC结构域的蛋白可能具有羟基化酶的活性并进而起到去甲基化的作用。2006年，北卡罗来纳大学教堂山分校的张毅教授首次证明含有JmjC结构域的FBX11蛋白具有组蛋白去甲基化酶的活性，并将其命名为JHDM1A。JHDM1A在二价铁离子和alpha;-酮戊二酸的参与下可以特定的去掉H3K36的二甲基化修饰（H3K36me2）。除了含有JmjC结构域外，JHDM1A蛋白还含有一个F-box结构域、一个PHD结构域、一个锌指结构域及三个富含亮氨酸的重复区，其中JmjC结构域是其催化结构域，JmjC结构域中的第212位组氨酸是结合二价铁离子必需的氨基酸，将该氨基酸突变成丙氨酸后（H212A），JHDM1A就失去了去甲基化酶活性。因此，JmjC结构域可能是一类新的组蛋白去甲基化酶的共同基序。
综上所述，根据催化反应中心的不同可以将现在已发现的去甲基化酶分为两个家族：LSD1和含有JmjC结构域的蛋白质。前者含有黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）依赖的胺氧化酶结构域，以质子化的氮作为氢供体，所以只能催化一和二甲基化的赖氨酸；后者含有JmjC结构域，不需要氢供体，因此能催化三种甲基化的赖氨酸。
生化实验显示特异性的单胺氧化酶抑制剂如clorgy line和deprenyl对LSD1活性的抑制效率很低，而非特异性的单胺氧化酶抑制剂如phenelzine和tranylcypromine对LSD1活性的抑制能力很强。用2mu;m的tranylcypromine处理P19细胞三小时后，受LSD1抑制的基因Oct4和Egr1的表达量上调。通过对一系列双胍类多聚胺类似物的筛选，找到了两个强的LSD1抑制剂。用这两种强抑制剂处理大肠癌细胞后，在大肠癌细胞中被错误抑制的基因如SFRP4 and SFRP5能重新表达。在多种癌症的发生和发展过程中，很多肿瘤抑制基因的表达被异常抑制。LSD1的抑制剂能使大肠癌细胞中这些被异常抑制的基因重新表达，使LSD1和组蛋白去乙酰化酶一样成为癌症治疗药物开发的靶蛋白，LSD1的这些小分子抑制剂是癌症治疗药物开发的有效前导化合物。
