钌类抗肿瘤配合物的作用机理及调控规律的理论研究

钌配合物具有低毒性、易被吸收并在体内很快排泄的优点，将成为最有前途的无机金属类抗肿瘤药物之一。然而其作用机理，特别是与铂类配合物不同的抗肿瘤作用机理的细节及调控规律尚未清楚。阐明其作用机理的实质与细节是一项赋有挑战性的前沿课题。本项目是在课题组前期工作的基础上，采用量子化学、分子力学及分子动力学模拟等理论与计算方法，对最具有应用前景的五大类抗肿瘤钌配合物水解行为及水解产物与生物大分子靶标（DNA和蛋白）的相互作用（包括作用位点与构象）进行系统的理论研究和计算机模拟，并计算获得其作用过程中的动力学及热力学的细节（如自由能位能面、速率常数及反应自由能等）；在此基础上进行二维/三维定量构效关系研究，获得其作用机理的细节及调控规律。本研究内容对从分子水平上理解钌类抗肿瘤配合物的作用机理及指导分子设计与合成具有重要的理论意义。

钌配合物具有低毒性、易被吸收并在体内很快排泄的优点，将成为最有前途的无机金属类抗肿瘤药物之一。然而其作用机理，特别是与铂类配合物不同的抗肿瘤作用机理的细节及调控规律尚未清楚。阐明其作用机理的实质与细节是一项赋有挑战性的前沿课题。以国内国际上抗肿瘤钌配合物的大量实验研究为背景，采用量子化学、分子力学及分子动力学模拟等理论与计算方法，对最具有应用前景的四大类抗肿瘤钌配合物，即：NAMI-A型，“Keppler”型，钌多吡啶类配合物，钌-芳烃基有机金属类配合物的水解行为及水解产物与生物大分子靶标（DNA 和蛋白）的相互作用（包括作用位点与构象）进行系统的理论研究和计算机模拟，并计算获得其作用过程中的动力学及热力学的细节（如自由能位能面、速率常数及反应自由能等）；在此基础上进行构效关系研究，获得其作用机理的细节及调控规律。此外，采用含时密度泛函(TD-DFT)方法计算配合物激发态的电子结构、几何结构及电化学性质等，通过研究配合物从基态到激发态的电子结构和几何构型的变化以及激发态的标准氧化还原电位，探讨该类配合物对DNA的光裂解机理、裂解效率及调控规律。通过该项目研究获得了几类抗肿瘤钌配合物水解机理的细节和构效关系及其调控规律，在国际、国内重要刊物上发表论文5篇，接受2篇。项目研究内容对从分子水平上理解钌类抗肿瘤配合物的作用机理及指导分子设计与合成具有重要的理论意义。