金属伴侣蛋白在铂类抗肿瘤药物作用中的机理研究

顺铂等铂类配合物已成功地应用于肿瘤的临床治疗，然而其毒副作用和耐药性促使人们研究新型化疗药物。一些反式铂类配合物表现出了良好的抗肿瘤活性，特别是对顺铂耐药细胞的活性，表明它们具有不同的作用机理。铂类药物的作用靶点是DNA，然而，蛋白质可能对药物的敏感性和细胞耐药性有着关键的作用。.本课题将研究金属伴侣蛋白Atox1与铂类抗肿瘤药物的作用机理，从药物的转运、DNA 复合物的形成等方面研究蛋白质对不同结构的铂配合物的作用。通过核磁共振、质谱等方法，从蛋白质的反应动力学、金属结合位点、产物的组成与结构等方面，研究Atox1与铂药物的作用及其对铂与DNA 结合的影响，比较不同抗肿瘤活性的反式铂类配合物在Atox1的反应中与顺铂的差异，探讨配体性质和配位结构对反应过程的影响，从而揭示铂配合物的药物活性与蛋白质反应的关系，阐明金属伴侣蛋白对铂类药物的作用机理，为新型金属抗肿瘤药物的设计提供理论依据。

顺铂是癌症治疗的一线药物，但毒副作用和耐药性限制了它的应用，掌握作用机理是新药设计的基础。通常认为DNA是顺铂的作用靶点，但是进入细胞的顺铂仅有极少量能够形成DNA交联产物。近年来的研究显示，蛋白质可能对顺铂的药效和耐药有着关键的作用，然而目前对于各种铂配合物与不同蛋白质的反应掌握甚少。由于金属离子的配位作用，金属药物可能对金属蛋白具有选择性。有研究表明，铜蛋白可能对顺铂的细胞摄取、外排具有重要的作用，并涉及到药物的敏感性和细胞的耐药性。..本课题针对铜伴侣蛋白Atox1等蛋白质与铂类配合物的作用机理进行了详细的研究，研究结果显示： (1) 顺铂以及其它多种铂配合物均可以结合在Atox1蛋白的铜结合位点，然而，反应动力学研究显示，铜的配位却显著促进了顺铂与蛋白质的反应；(2) 比较不同铂配合物的反应发现，在多种生物分子的竞争环境中，铜配位使Atox1对顺铂的竞争力提高、对反铂的竞争力降低，这一现象表明，铜离子可以有效地影响金属药物在细胞内的反应；(3) Atox1结合顺铂的复合物可以其下游蛋白ATP7A作用，并将铂转移。这一结果表明，细胞内铜蛋白对铜的转运过程可能同样作用于顺铂；(4) 铜伴侣蛋白Cox17可以与顺铂的反应，并将药物转运至线粒体；动力学研究表明Cox17的反应具有较强的竞争性。进一步的研究发现，细胞内所具有的高浓度谷胱甘肽（GSH）是调节不同铂类药物的重要因素。GSH可以显著提高三种抗癌药物（包括顺铂、卡铂、奥沙利铂）与Cox17蛋白质的反应活性，但是却抑制了反铂的反应活性。这一结果显示，细胞内的生物小分子对铂类药物与蛋白质的反应、以及药物在细胞内的分布具有重要的调控作用；(5) 发现蛋白质Sp1与反式噻唑铂具有很高的反应活性，该铂配合物可以破坏蛋白质与DNA的复合物，并阻碍蛋白质进入细胞核。..本课题详细地研究了铜伴侣蛋白与不同铂配合物的反应机制、探讨了细胞内存在的生物分子和金属离子对这些反应的影响，表明不同蛋白质在各类铂药物的作用机理中具有不同的贡献。这一结果有助于理解蛋白质对于铂类药物的作用机理，对药物设计提供了重要的依据。此外，我们根据机理的研究设计合成了顺铂的Pt(IV)前药，通过引入新配体调节药物的细胞响应以及DNA结合率，这一结果体现了机理研究在药物设计中的重要作用。