Cell metabolism

致癌基因和抑癌基因的突变可以改变多种信号通路，进而改变细胞代谢，促进肿瘤的发生。1926年 Otto Warburg 提出的“有氧糖酵解”理论，也称为 Warburg 效应，是肿瘤代谢的重要标志，即肿瘤细胞在有氧条件下仍将葡萄糖代谢为乳酸。肿瘤细胞通常是高度糖酵解化的，并且比正常细胞摄取更多的葡萄糖，而肿瘤细胞中几种葡萄糖转运体的过度表达也促进了细胞对葡萄糖的摄取。同样，在肿瘤细胞中谷氨酰胺、氨基酸及脂肪代谢通路也会发生改变。靶向肿瘤代谢是目前抗癌药物开发的新趋势，通过靶向癌细胞改变的代谢通路会导致癌细胞内部的能量危机，并可以选择性地抑制癌细胞的增殖，延缓或抑制肿瘤的生长。

MCE 抗肿瘤代谢化合物库包含 2,189 种小分子化合物，涵盖多条肿瘤代谢相关信号通路，可以用于肿瘤代谢相关的靶点识别、验证及抗肿瘤药物开发。

代谢 (metabolism) 是生物体内一系列化学反应的总称，维持着细胞稳态。代谢途径是酶介导的一系列生化反应，可以促使细胞或组织内化合物的生物合成(合成代谢)或分解(分解代谢)，包括葡萄糖代谢、脂质代谢、蛋白质代谢等。作为代谢中的催化剂，酶在生物体代谢中发挥重要作用——既能促使反应加快，也能调节代谢反应的速率。由于代谢平衡在生物体的重要性，代谢酶的功能异常常导致多种代谢类疾病的发生，如糖尿病、肥胖、心血管疾病等。

MCE 收录了 2,955 个代谢酶相关的小分子化合物，是研究生物体代谢活动及进行代谢类疾病药物开发的重要工具。

代谢是生物体内一系列化学反应的总称。代谢途径是酶介导的生化反应，可以促使细胞或组织内化合物的生物合成(合成代谢)或分解(分解代谢)。作为代谢中的催化剂，酶在生物体代谢中发挥重要作用——既能促使反应加快，也能调节代谢反应的速率。蛋白酶在整个生物机体的各种代谢过程发挥重要作用。蛋白酶控制着对生命至关重要的各种生理过程，包括免疫反应、细胞周期、细胞死亡、伤口愈合、食物消化、蛋白质和细胞器循环。代谢活动的失调对多种疾病的发生发展至关重要，如心血管疾病、炎症、癌症及神经退行性疾病等。

MCE 收录了 4,645 种代谢/酶相关的小分子化合物，是代谢相关疾病药物研发的有力工具。

谷氨酰胺是细胞内一种重要的代谢燃料，可以满足快速增值细胞对 ATP，生物合成前体及还原剂的需求。谷氨酰胺代谢通路开始于谷氨酰胺被谷氨酰胺酶脱氨产生谷氨酸和氨。谷氨酸在谷氨酸脱氢酶（GDH）或由丙氨酸、天冬氨酸转氨酶（TAs）的作用下转化为三羧酸循环的中间产物α-酮戊二酸（α-KG），产生ATP和碳源可以用于合成氨基酸、核苷酸和脂质。在缺氧或线粒体功能缺陷时，α-酮戊二酸在异柠檬酸脱氢酶2（IDH2）催化的还原羧化反应中转化为柠檬酸，新形成的柠檬酸存在于线粒体中，用于合成脂肪酸和氨基酸，并产生还原剂 NADPH 。

代谢通路改变在肿瘤细胞中是一种常见的现象。研究表明，谷氨酰胺代谢改变对生物大分子合成，信号通路调节及维持氧化还原稳态方面发挥重要作用，而这些进程有助于维持肿瘤细胞的增殖和存活。因此，对谷氨酰胺代谢通路的研究有助于新型抗肿瘤药物的开发。

MCE 收录了 973 个靶向谷氨酰胺代谢通路中主要蛋白和酶的小分子化合物。是研究谷氨酰胺代谢进程的有用工具。

脂肪酸 (fatty acids，FAs) 是脂质的主要成分。脂肪酸的合成途径主要有甘油三酯 (TG) 循环和脂质新生 (De Novo Lipogenesis, DNL)。脂肪酸在生物体中广泛存在，是细胞膜上磷脂双分子层的组成成分，在细胞信号传导中发挥重要作用。此外，游离脂肪酸可以被所有含线粒体的细胞从血液中吸收，通过 β-氧化代谢，柠檬酸循环产生 ATP，为生物体供能。脂肪酸代谢异常与心血管疾病、糖尿病、脂肪肝、甲状腺功能亢进等疾病的发生发展密切相关。

MCE 收录了 296 个脂肪酸类化合物，是研究能量代谢及进行代谢相关疾病药物开发的重要工具。

乳酸代谢是生物体内关键的代谢途径之一，它不仅在细胞的能量转换中发挥着重要作用，还与多种生理和病理过程密切相关。乳酸的产生和清除是细胞代谢平衡的重要标志，其异常调节可能导致乳酸性酸中毒、肌肉疲劳、遗传性代谢疾病等。此外，乳酸还与肿瘤的恶性程度密切相关，被视为是恶性肿瘤和预后不良的生物标志物。乳酸不仅能够作为代谢底物，支持肿瘤细胞在缺氧条件下的代谢需求，还会导致肿瘤微环境的酸化，抑制免疫细胞功能促进免疫逃逸，并诱导肿瘤细胞的耐药性。目前，靶向乳酸-乳酸化及其相关的代谢途径已成为癌症治疗的一种新的研究途径，深入探索乳酸代谢的分子机制，有助于筛选出调节乳酸代谢活性的先导化合物。

MCE 收录了 330 个靶向乳酸代谢酶的小分子化合物，该库对于研究乳酸代谢途径、探索其在疾病中的作用机制具有重要价值。

糖酵解是指一个葡萄糖分子分解为两个丙酮酸分子，并获得两个 ATP 的一系列代谢过程。糖酵解过程分为 10 个步骤，由一系列酶催化完成，如己糖激酶、葡萄糖-6-磷酸异构酶、磷酸果糖激酶等。体内的所有细胞都利用糖酵解来产生能量。

研究表明，大多数肿瘤细胞中都存在糖酵解增加的现象，肿瘤细胞利用糖酵解途径产生的 ATP 作为其能量供应的主要来源。这种现象被称为 Warburg 效应，被认为是肿瘤细胞恶性转化过程中最基本的代谢变化之一。由于需氧糖酵解的增加在人类癌症中特别常见，因此开发新的糖酵解抑制剂作为一类新的抗癌药物很可能具有广泛的治疗应用。

MCE 提供 720 个糖酵解相关化合物，主要靶向糖酵解过程中的一些关键酶，如 hexokinase，glucokinase，enolase，pyruvate kinase，PDHK 等，是研究糖代谢及抗肿瘤药物开发的有用工具。

线粒体在细胞的许多重要进程中发挥关键作用，包括能量产生、脂肪酸氧化、三羧酸 (TCA) 循环、钙信号传导、通透性改变、凋亡和热产生等。越来越多的研究表明，许多疾病的发生都与线粒体功能受损有关，如 ROS（活性氧）积累增加，氧化磷酸化及 ATP 产生减少。目前，线粒体被认为是癌症、心血管疾病、神经相关疾病新药设计的重要靶点之一。一些小分子药物或生物制剂可以通过多种途径作用于线粒体，包括抑制电子传递链、氧化磷酸化解偶联、线粒体 Ca²⁺ 调节以及通过减少或增加线粒体 ROS 积累来控制氧化应激等。

MCE 收录了 948 种线粒体靶向化合物，主要靶点涉及线粒体代谢、ATP合酶（ATP合酶）、线粒体自噬（Mitophagy）、活性氧（ROS）等。MCE线粒体靶向库是进行线粒体相关药物开发及相关研究的重要工具。

衰老是一个复杂的生物过程，其特征是组织器官功能衰退、结构退化、适应能力和抵抗力降低，这些都导致了阿尔茨海默病、癌症、糖尿病等多种慢性疾病的发病率和死亡率的增加。科学家提出了多种理论去解释衰老机制，可分为两大类：程序性理论和错误理论，但这两种理论似乎都不能完全令人满意。程序性理论认为衰老依赖于特定的基因调控，而错误理论则强调生物体内和环境的累积损害。损伤理论提出了 9 种衰老在生物体中的代谢“标志”：基因组不稳定性；端粒损耗；表观遗传改变；蛋白质老化；营养能量代谢障碍；线粒体功能障碍；细胞衰老；干细胞耗竭；细胞间通讯改变。

MCE 抗衰老化合物库包括 4,646 种化合物，主要靶向 Sirtuin、mTOR、 IGF-1R、 AMPK、p53、Telomerase、Mitophagy、 Mitochondrial Metabolism、 COX、 Cytochrome P450、 Oxidase 等靶点，是研究抗衰老机制的重要工具。

抗生素可以杀死或抑制细菌的生长，是一类用于治疗和预防细菌感染的抗菌产品。虽然抗生素的主要作用目标是细菌，但有些抗生素也会对真菌和原生动物产生抑制作用。然而，抗生素很少对病毒起作用。抗生素的主要作用机制包括四种：抑制细胞壁合成、抑制核酸代谢及修复、抑制蛋白质合成或破坏膜。许多抗生素靶向的细胞功能在快速增殖细胞中最为活跃。由于这些功能在原核细菌及真核哺乳动物细胞之间经常有重叠，所以一些抗生素也被发现具有很好的抗肿瘤效果。

MCE 收录了 688 种抗生素，包括青霉素类、头孢菌素类、四环素类、大环内酯类等多种类型，是开发抗菌及抗肿瘤药物的有效工具。

铜元素是所有生物酶的重要辅助因子，但如果浓度超过维持机体稳态的阈值，铜可能会导致细胞毒性。这种死亡机制被命名为“铜死亡”。

铜死亡机制不同于细胞凋亡、焦亡、坏死、铁死亡等其他已知细胞程序性死亡，铜离子通过与三羧酸循环(TCA)的脂质酰化成分结合，导致蛋白质聚集，进而导致铁-硫蛋白簇的丢失，并最终导致蛋白毒性应激和细胞死亡。已有研究表明，铜死亡的必要因素包括谷胱甘肽的存在，半乳糖和丙酮酸的线粒体代谢，谷氨酰胺代谢等。

铜死亡的靶向调控是癌症和风湿类风湿性关节炎等疾病的潜在治疗方法，例如上调LIPT1可能通过破坏线粒体中的TCA进而诱导铜死亡来抑制肿瘤的发生和发展。

MCE可以提供215种靶向铜死亡相关靶点及通路的化合物，可能对铜死亡有抑制或激活作用。MCE铜死亡化合物库库是癌症、风湿类风湿性关节炎等相关疾病药物研究的有用工具。

内分泌系统（Endocrine System）是负责调控动物体内各种生理功能正常运作的两大控制系统之一，由分泌激素（荷尔蒙）的无导管腺体（内分泌腺）所组成。激素是一种化学传导物质，自腺体分泌出来后，借由体液或进入血液经由循环系统运送到靶器官而产生作用。多数激素通过与特定的胞内或细胞膜表面的受体结合来启动特定的细胞作出应答。

内分泌系统与机体的增殖、生长和分化，以及由激素引起的新陈代谢、生长发育、组织功能、睡眠、消化、呼吸、排泄、情绪、压力、哺乳、运动、生殖和感官知觉等心理或行为活动密切相关。激素分泌失调，不当的信号反馈或腺体功能缺乏会导致内分泌疾病的发生。

MCE 提供 913 种内分泌相关的化合物，这些化合物主要靶向多种激素受体如甲状腺激素受体、促甲状腺激素受体、促性腺激素释放激素受体、肾上腺素能受体等，是开发调节内分泌药物的有用工具。

蛋白磷酸化是一种关键的翻译后修饰，参与了许多细胞进程的调控。磷酸酶和激酶共同调控细胞内蛋白磷酸化的稳态。这种可逆的蛋白磷酸化调节过程对于调控多种细胞内活动至关重要，包括细胞周期、增殖和分化、代谢、细胞与细胞间的相互作用等。

蛋白磷酸酶在结构和作用机制上已经进化成不同的家族，根据底物特异性及功能的不同，可以将磷酸酶分成两大超家族：蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸酶和蛋白酪氨酸磷酸酶。丝氨酸/苏氨酸磷酸酶是一种金属酶，属于两个主要基因家族：磷蛋白磷酸酶（PPP）和金属依赖蛋白磷酸酶（PPM），而蛋白酪氨酸磷酸酶(PTPs) 属于另一类酶，利用磷酸半胱氨酸酶中间体作为其催化作用的一部分。

MCE 收录了 117 种磷酸酶抑制剂，主要靶向蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸酶和蛋白酪氨酸磷酸酶，是磷酸酶药物开发及相关研究的有用工具。

葡萄糖稳态需要严格调控，以满足重要器官的能量需求，维持个体的健康。葡萄糖代谢包括糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径、氧化磷酸化等代谢途径。葡萄糖作为机体主要碳源，是生命活动的主要能量来源。糖代谢异常与多种疾病有关，如糖尿病、心脏病、神经退行性疾病甚至癌症的发生 。

MCE 提供 1,052 个与糖代谢相关的化合物，靶向糖代谢过程中的相关靶点，如 GLUT、Hexokinase、Pyruvate Kinase、IDH等，MCE糖代谢库是研究糖代谢及多种疾病的有力工具。

脂类是人体的基本组成物质，涉及广泛的生物过程。脂类可以分为五类：脂肪酸、三酰甘油、磷脂、固醇脂和鞘脂。脂类在不同的代谢途径和细胞功能中发挥着重要作用。脂质代谢是一种重要的生理过程，与营养调节、激素调节和体内平衡有关。脂质代谢异常与肥胖、肝病、衰老和炎症等多种疾病相关。

MCE 收录了 664 个脂质代谢相关的化合物，靶向脂代谢过程中的相关靶点，如 ATGL、MAGL、FAAH、Acetyl-CoA Carboxylase、FASN等，MCE 脂质代谢化合物库是研究脂代谢及进行脂类代谢相关疾病药物开发的有用工具。

大部分分子主要通过膜转运蛋白进出细胞，膜转运蛋白在细胞代谢、离子稳态、信号转导、免疫系统识别过程、能量转导等多种细胞功能中发挥重要作用。主要有三种转运蛋白，ATP 驱动的泵，通道蛋白和转运蛋白。离子通道和转运蛋白在维持细胞内稳态中发挥重要作用，这些转运蛋白基因的突变已在许多遗传疾病的发病机制中被发现。在中枢神经系统中，离子通道与许多疾病有关，如共济失调、麻痹、癫痫和耳聋等，但不限于此，这表明离子通道在启动和协调运动、感觉知觉以及信息编码和处理方面的作用。离子通道是药物开发中的一类主要靶点。

MCE 收录的 1,491 小分子调节剂可用于离子通道和膜转运体的研究，或相关药物的高通量筛选。

核苷及核苷酸类似物是人工合成的，经过一定化学修饰的物质，可以模拟机体内核苷及核苷酸，参与 DNA 或 RNA 合成，但由于无法发挥正常功能，因此可以阻断细胞分裂或病毒复制等。除了参与核酸组成之外，核苷及核苷酸类似物还可以作用于机体内一些重要的酶，抑制酶活性，如人类和病毒聚合酶（DNA 依赖的 DNA 聚合酶、RNA 依赖的 DNA 聚合酶或 RNA 依赖的 RNA 聚合酶）、激酶、核苷酸还原酶、DNA 甲基转移酶、嘌呤和嘧啶核苷磷酸化酶和胸苷酸合成酶等。核苷和核苷酸类似物的这些作用机制在抑制癌细胞生长、病毒复制以及治疗其他适应症方面具有潜在的应用价值。

MCE 提供了 550 种核苷酸化合物，包括核苷酸、核苷及其结构类似物。MCE 核苷类化合物库可用于高通量筛选和高内涵筛选，是开发抗肿瘤和抗病毒药物的有效工具。

细胞重编程技术为药物筛选，疾病模型建立，人造器官发育及细胞治疗带来新的希望。自从 2006 年Yamanaka 利用 OCT4，SOX2，KLF4，及 c-MYC 四种细胞因子成功将体细胞重编程为多能干细胞（iPSCs）以来，重编程技术已经得到突飞猛进的发展。尽管已发展出有效的细胞重编程技术，但大多数方法仍不适合临床应用，因为这些方法存在整合外源基因或使用致癌基因的风险。基于 miRNA、非病毒基因、非整合载体和小分子化合物诱导作为可替代的方法，已经被作为可能的解决方案。这些替代方法中，小分子化合物在临床应用中最具有潜力。使用小分子化合物对细胞进行重编程，成本低，比较容易控制作用浓度和时间，并且小分子化合物具有较高的细胞渗透性，易于合成和标准化，适合大规模细胞的生产。

MCE 重编程化合物库包含 2,182 种小分子化合物，这些化合物主要作用于细胞重编程相关的信号通路，是诱导细胞重编程的潜在刺激物。MCE重编程化合物库是研究细胞重编程和再生医学的重要工具。

人体新陈代谢是细胞功能的一个组成部分，可以反映健康、疾病、饮食和生活方式的个体差异。许多健康状况，如肥胖、糖尿病、高血压、心脏病和癌症都与异常代谢状态有关。在人体处于病理状态时，代谢途径显著改变，导致中间体或终产物水平异常，这些中间体或终产物可被视为潜在的诊断生物标志物甚至治疗靶点。因此，人体代谢产物的检测、鉴定和定量对药物开发中药物代谢研究十分重要。

MCE提供6,216人代谢物，包括内源性代谢物及外源性代谢物。涉及脂类、氨基酸、核酸、碳水化合物、有机酸、生物胺、维生素等多种结构。MCE人代谢物库是研究疾病与代谢组之间关系的有效工具。

内源性代谢物的组成受蛋白质组和基因组以及环境，生活方式，药物和潜在疾病等因素的影响。因此，代谢产物被认为是疾病发生的最直接反映，因为它们在生物标本中的丰富度往往与致病机制直接相关。近年来，代谢组学方法已被采用或建议用于各种研究领域，包括药物开发、神经科学、农业、食品和营养以及环境科学。

MCE 收录了 991 个人内源性代谢物，这些代谢物全部来自于人体组织，并且具有较好的生物活性。人内源性化合物库是研究代谢组学及代谢相关药物开发的有力工具。

氨基酸作为生物体内最基本的有机化合物之一，不仅是蛋白质的基本组成单位，还承担着能量供给、神经递质合成、维持内环境稳定等功能。氨基酸代谢酶是一类参与氨基酸代谢过程的酶，负责催化氨基酸的合成、分解、转化以及与其他代谢途径的交互。氨基酸代谢酶的异常可能导致多种代谢性疾病，如苯丙酮尿症 (Phenylketonuria) 和高氨血症 (Hyperammonemia) 等疾病。因此，积极探究和调控氨基酸代谢过程对于代谢类相关疾病的药物开发至关重要。

MCE 收录了 227 个靶向氨基酸代谢酶的小分子化合物，是研究氨基酸代谢过程或进行代谢相关药物开发的重要工具。

PI3K/Akt/mTOR 信号通路控制着很多和肿瘤发生发展相关的细胞进程，包括细胞凋亡、转录、翻译、代谢、血管生成和细胞周期进程等。这一信号通路的主要节点都在多数人类肿瘤中被激活。该信号通路激活的机制包括 PI3K 上游的酪氨酸激酶受体被激活，编码 PI3K 催化亚基 p110α 的基因 PIK3CA 突变或扩增，抑癌基因 PTEN 的突变或缺失，Akt1 的突变或扩增等。一旦这条信号通路被激活，信号通过 Akt 激活下游一系列底物，包括参与蛋白合成的 mTOR 靶点。因此，抑制该信号通路是癌症预防和/或治疗的有效途径。最近，一些 mTOR 抑制剂已经被批准用对多种癌症的治疗，还有多种新型的 PI3K/Akt/mTOR 抑制剂处于临床研究中。

MCE 收录了 600 个靶向 PI3K/Akt/mTOR 信号通路的小分子化合物，是抗肿瘤药物开发的有用工具。