生物钟是生物体在进化过程中形成的一种对外界环境昼夜变化的预知能力,广泛参与调节机体各项生理机能。在人体中,生物钟紊乱会导致多种精神和代谢疾病产生,严重影响人类健康。随着人类现代生活方式的改变,生物钟时相紊乱引起的健康问题日益严重,但目前人们对其分子机制还不清楚,尚没有调节生物钟时相的药物。本研究通过高通量化学筛选发现多种调节生物钟时相的小分子化合物。其中,CA01在中枢生物钟和外周生物钟模型中均具有很强的相移功能。利用AID系统(Auxin-inducible Degron System),我们证明了 CA01的靶蛋白CDK9直接参与生物钟时相调节。进一步利用新生RNA测序、实时定量PCR、小动物活体成像技术结合数学建模理论分析的方法,我们发现CA01通过激活生物钟E-box基因转录进而引起生物钟相位改变,利用AID系统调节核心E-box基因PER2的蛋白表达水平可以直接改变生物钟时相。此外,天然产物CA03也具有很强的相移功能。CA03不仅对哺乳动物生物钟模型具有很强的相移功能,同时在拟南芥中也具有很好的相位调节效果,说明CA03对于生物钟的相位调节在物种间具有保守性。CA03结构与腺苷极为相似,利用腺苷转运体进入细胞,而利用脱氨酶抑制剂显著降低其工作浓度。小鼠转轮行为学实验分析结合体内SCN节律记录结果表明,CA03在小鼠个体水平具有很好的生物钟相位调节效果,能够加速时差反应的恢复速度,有望开发成为调节生物钟时相的药物。小动物活体成像和实时定量PCR结果显示,CA03也能够激活E-box基因的转录进而促进生物钟时相改变。进一步通过小干扰RNA筛选、生物化学、细胞生物学等多种手段,我们发现CA03通过RUVBL2调节生物钟时相。CA03直接与RUVBL2结合并且抑制其解螺旋酶活性。RUVBL2通过直接与Bmal1相互作用实现对生物钟E-box基因的特异性调控。RUVBL2节律性的结合在PER2基因启动子上,抑制其转录激活。CA03通过抑制RUVBL2与Bmal1间的相互作用,实现对E-box基因的转录激活。综上所述,本论文通过化学筛选发现多种生物钟时相调节小分子化合物,并初步阐明了其作用机制,为生物钟时相调节的机制研究提供了多种工具,同时也为生物钟时相紊乱疾病的药物治疗提供了理论依据和多种选择。