靶向G-四股螺旋DNAs抗癌剂的设计、合成,体外生物活性及与DNA键合作用研究

富含鸟嘌呤（G）的DNA可以利用Hoogsteen 氢键形成G-四股螺旋结构。此结构在端粒酶催化延长端粒DNA以及下调致癌基因启动子的表达水平中起非常重要的作用，成为抗肿瘤药物研究开发的重要靶点。然而，细胞核中存在大量的双螺旋DNA，G-四股螺旋DNA自身又呈现出显著的结构、构象多态性，如何在大量双螺旋DNA存在下，设计、合成选择性识别和稳定不同结构、构象G-四股螺旋DNA的小分子化合物是当前急需解决的科学问题。在本项目中，我们拟根据G-四股螺旋DNA的结构、构象特点来设计、合成多个有机小分子和平面金属配合物，利用熔点实验，凝胶电泳，PCR Stop Assay，竞争透析分析等评价化合物对G-四股螺旋的选择性，筛选目标化合物，并进行体外活性测试。用NMR等方法研究活性物质与靶分子的作用机制，阐明结构活性关系。本项目对DNA结构探针的设计以及新型抗肿瘤药物的开发具有非常重要的理论和实际意义。

设计、合成了17个新型1,10-邻菲罗啉衍生物及其Pt(Ⅱ)配合物，以及7个新型三联吡啶衍生物及其Pt(Ⅱ)配合物。利用FRET-melting，竞争透析，PCR-stop，紫外可见滴定、荧光以及CD光谱等方法系统研究了这24个化合物与人端粒（h-telo）和启动子（c-kit2和c-myc）G-四螺旋DNAs以及人端粒i-motif DNA的相互作用，并测试了其生物活性。研究发现这些化合物都能不同程度的稳定h-telo、c-kit2、c-myc和i-motif DNA四链体结构，相对于双螺旋DNA也表现出对四链体的选择性。就邻菲罗啉化合物而言，在10-6 M化合物浓度时，3个化合物使h-telo的熔点温度增加大于32 oC，5个增加大于20 oC；13个使c-kit2的熔点温度增加大于10.0℃，9个使c-myc的熔点温度增加大于10.0℃；6个使i-motif的熔点温度增加大于10.0℃。它们对四链体的结合常数约为106 M-1。3个化合物能促进c-kit2形成平行G-四链体结构，10个化合物诱导h-telo从无规卷曲或杂交结构转变为反平行结构。结果表明，末端侧链基团为吗啉时对四链体的稳定作用最差。化合物末端侧链适当加长能显著提高对四链体的稳定作用及亲合能力。对三联吡啶化合物而言，它们均可以使h-telo的熔点温度增加10-15 oC，使c-kit2以及c-myc熔点增加约为10 oC。其中含有香豆素基团的化合物使i-motif增加约为10.0℃，3个Pt(Ⅱ)配合物使i-motif的Tm降低约7.0℃。所有化合物均能不同程度地抑制端粒酶活性，其中8个化合物在浓度为2.0M时几乎完全抑制了端粒酶的活性。此外，部分三吡啶化合物能抑制拓扑异构酶的活性，香豆素基团的引入或Pt(Ⅱ)的配位能显著提高其活性，在10-5 M时活性与喜树碱相当。24个化合物均能有效抑制HepG2, MCF-2以及HeLa细胞的增殖，IC50值约为10-6 M，同时也抑制细胞周期进程的表达，并诱导细胞凋亡。此外还发现部分化合物能抑制HepG2细胞中hTERT, sp1, c-myc, and cyclins/Cdks 的蛋白表达，并抑制c-myc基因的转录。