柔性环状分子选择性识别c-myb原癌基因G-四链体及调控生物活性的研究

The overexpression of c-myb is found in leukemia, lymphomas and colonic tumors, and involved in human cancer pathogenesis. The c-myb oncogene plays an important role in cell proliferation, differentiation and apoptosis. This project will focus on the selective recognition and activity regulation of the G-quadruplex in the promoter of c-myb oncogene by flexible cyclic molecules.In this research，the novel flexible cyclic pyrrole-amide ligands are designed and will be synthesized to selectively recognize the G-quadruplex structure. In addition，we will explore natural flexible cyclic molecules for the recognition of c-myb G-quadruplex.Further study on the interaction between the G-quadruplex and small-molecule ligands will also be performed. Finally, using the novel flexible cyclic molecules to regulate the expression of c-myb oncogene and the cell apoptosis of leukaemia and colonic cancer will be studied at the cell level. Our research will provide novel strategy to design, synthesize and explore new flexible cyclic molecules as ligands to target the G-quadruplex in c-myb oncogene promoter. These novel ligand molecules will have high selectivity and could be potential pro-drugs for human cancers.

本项目以人类c-myb原癌基因启动子区富鸟嘌呤序列形成的G-四链体为靶点，设计、合成新型吡咯酰胺类柔性环状识别分子和探寻具有识别功能的天然柔性环状小分子探针；研究柔性环状分子识别G-四链体的选择性，探讨柔性环状分子选择性识别G-四链体的过程和机理，分析识别分子与G-四链体复合物的结构；研究新型柔性环状识别分子调控c-myb基因表达的活性以及对白血病和结肠癌等癌细胞凋亡的影响。在分子和细胞水平上研究柔性环状分子对c-myb基因G-四链体识别的选择性，发展对G-四链体具有选择性识别功能的化学小分子,为基因靶向药物的研究提供重要活性分子及相关理论基础。本研究对于化学小分子调控基因表达和以c-myb基因G-四链体为靶点的新型抗癌药物研究具有重要的学术意义。

在人类c-myb原癌基因转录起始位点上、下游存在多条可以形成特殊核酸二级结构G-四链体的富G序列，它们赋予了此基因潜在的特殊生物学功能，对c-myb原癌基因G-四链体识别和功能的研究具有重要的学术意义。. 本项目以c-myb基因转录起始位点附近六条富G序列形成的G-四链体结构为靶点，设计、合成了新型柔性环状识别分子，探寻具有识别功能的天然环状化学小分子探针；我们研究了100多个化学小分子与c-myb 基因G-四链体识别的选择性和亲和性，发现了topotecan等4个化学小分子对c-myb基因启动子区G-四链体具有选择性识别功能。在细胞水平上研究了topotecan调控c-myb原癌基因生物活性的功能：使用实时定量反转录和蛋白印迹实验揭示、并证实了topotecan小分子在细胞层面上对c-myb转录过程中mRNA与蛋白水平的影响；同时，使用荧光素酶报告基因实验研究了转录过程，发现c-myb基因转录起始位点上游富G 序列（S1）G-四链体结构的形成对c-myb转录过程具有显著影响，并且topotecan与c-myb基因G-四链体的结合能够稳定G-四链体结构进而促进基因的转录过程，当topotecan为10 μM时，转录活性可提高2.3倍。本项目的研究结果表明topotecan分子可以在mRNA与蛋白水平上调控内源性c-myb癌基因的表达水平，并且此调控是通过稳定G-四链体结构发挥的作用。此外，本项目也探讨了c-myb转录起始位点下游一段富C序列的特殊二级结构形成和性质，发现在生理pH条件下这段富C序列可以形成i-motif结构，预示着i-motif结构在生命体内形成的可能性。. 本项目的成果为基因靶向药物的研究提供了重要活性分子及相关理论基础，为以c-myb癌基因G-四链体为靶点的新型抗癌药物研究提供了一种新思路，有重要的学术意义和潜在的应用价值。