化学小分子探针对染色体端粒DNA结构、生物学活性及相关信号转导的干预和影响

经化学合成合成出系列带正电荷的水溶性卟啉酞菁和Corrole化合物衍生物，利用它们所产生的空间效应和电子效应与核酸的相互作用，研究它们与G四螺旋二级结构核酸的相互作用方式。合成筛选具有生物和医用活性的、对端粒核酸具有特异相互作用的小分子探针，利用它们检测端粒DNA高级结构、形成与转换机理及其实现与其生物学功能对应的信号转导途径和作用机制。通过对碱基的化学修饰，将核酸交联剂前体物与核酸连接，形成含有核酸交联剂前体的端粒核酸序列，并诱发它们与端粒酶或端粒酶的RNA序列进行交联，实现对端粒酶的抑制。在上述工作的基础上，利用小分子探针干预端粒DNA高级结构、形成与转换，研究端粒结构，端粒DNA的复制延伸机制，长度平衡和它们在细胞增殖，衰老和癌变密等重要生物学功能的作用，为寻找新药先导结构化合物，防治肿瘤发打下理论基础。

在本基金的资助下，我们以染色体端粒DNA及四链核酸为目标，进行了如下研究工作：(1) 开展了化学小分子探针对染色体端粒DNA的识别和调控研究，其中偶氮苯酚类化合物可以对端粒DNA形成的G四链体构型进行光调控，其它还设计合成了吡啶酰胺、N杂卟啉、Corrole衍生物、苯并咪唑类等化合物均可以对端粒DNA的四链核酸结构有诱导形成和稳定作用，并抑制端粒酶活性，对端粒DNA的结构和生物学活性研究有着重要的意义，并且也具有开发高选择性抗肿瘤药物的前景；(2) 在模拟生理环境下，对人体端粒G 四链体结构的动态转化、动力学平衡状态及端粒粒G-四链体抑制端粒DNA 延伸的分子机制进行了深入研究，发现人体端粒DNA存在一个拓扑构型的动态转化，在3'末端形成的G-四链体可以有效抑制端粒通过端粒酶和ALT 机制而进行的延伸，并建立了一种快速形成G-四链体的方法，并鉴定得到了一个端粒结合蛋白；(3) 在模拟生理环境下，发展了一个分析小分子稳定端粒G-四链体抑制端粒酶的技术并对目前流行的小分子进行了研究，还通过小分子诱导极性光切割方法，建立了简易测定G-四链体折叠走向的topology的方法，这些方法的建立对于研究化学小分子探针对染色体端粒DNA结构、生物学活性的干预和影响提供了技术保证。