以c-myc G-四链体为靶标的新型配体2,4-二取代嘧啶衍生物的设计、合成及生物活性研究

G-quadruplex as a special DNA secondary structure are involved in a myriad of biological processes, and have been a very important target for tumor detection or treatment. Small molecule ligands have been reported for good selectivity to some G-quadruplex, but for high specific recogniton of the trace amount of some G-quadruplex in complex system, the selectivity and the binding capacity must have a greater degree of improvement.The pyrimidine ring has the reactive sites with well-regulation, and could provide the "asymmetric" feature with the modification of its 2,4-sites. We will focus on c-myc G-quadruplex as the target, choose 2,4-disubstituted pyrimidine as the core skeleton, and finish the design, synthesis and bioactivity analysis of the new kind of ligands. Three parts will be included: design and synthesis, the ability targeting to the target， and structural optimization of the 2,4-disubstituted pyrimidine derivatives. This project aims to reveal the relationships of the 2,4-disubstituted pyrimidine derivatives and c-myc G-quadruplex, to develop a new type of ligands with high speciality, selectivity, and high binding capacity, and provides a solid theoretical foundation for the design of tumor detection probe or anti-cancer lead compounds in the future.

G-四链体作为一种特殊的DNA二级结构，参与了体内许多重要的生理过程，作为肿瘤检测或治疗的靶点具有非常重要的研究价值。尽管已报道的小分子配体可以对某些G-四链体有好的选择性，要想在复杂体系中实现对痕量浓度存在的G-四链体有特异的选择性，还需要配体对G-四链体的选择性、结合力有更大程度的提高。杂芳环嘧啶具有可调控的反应活性位点，而且2,4-位修饰还可以提供"非对称"特性。本项目是以c-myc G-四链体为靶标，2,4-位活性位点的嘧啶作为配体分子的核心骨架，开展新型配体的设计、合成及生物活性的研究。具体内容包括：2,4-二取代嘧啶衍生物的1）设计和合成；2）对靶标的靶向作用；3）结构优化。本项目旨在揭示2,4-二取代嘧啶衍生物结构变化对靶标选择能力、结合能力的规律，开发一种新型的高特异性、高选择性、高结合能力的小分子配体，为进一步的肿瘤检测探针或抗癌先导化合物的设计提供理论基础。

G-四链体作为一种特殊的DNA或RNA二级结构，参与了体内许多重要的生理过程，作为肿瘤检测或治疗的靶点具有非常重要的研究价值。越来越多的科学研究表明，G-四链体不仅在体外存在，也在体内存在。该结构多存在于基因的重要功能区域如端粒、癌基因c-myc、c-kit、Bcl-2基因的启动子区，与肿瘤的发生、发展具有密切的关系。有证据表明，通过调控某些癌基因如c-myc、c-kit基因内G-四链体结构，可以显著影响这些癌基因的表达。c-myc G-四链体由于容易形成平行结构，经常被作为肿瘤基因启动子G-四链体的典型来研究，它的结构被研究的最为广泛。随着人们对c-myc G-四链体结构以及与配体相互作用的深入研究，以c-myc G-四链体为指定靶点来对配体结构合理设计就成为了非常具有可行性的课题。我们针对靶标c-myc G-四链体的结构特征，设计和合成了两类新型的氮杂生物碱类小分子配体---2-芳基取代-喹唑啉酮和3, 8a-二取代吲哚啉酮。系统研究了新型配体的合成方法，探索了催化剂、溶剂、温度及底物结构对产率的影响，其中3, 8a-二取代吲哚啉酮衍生物的合成产率可以达到100%。然后评价了该两类配体对靶标c-myc G-四链体的特异性靶向作用及其体外抗肿瘤活性，其中3, 8a-二取代吲哚啉酮对靶标具有特异性的识别能力，能下调c-MYC癌基因的表达，而且能进入肿瘤活细胞并可以有效抑制肿瘤细胞的增殖，该系列工作为进一步的肿瘤检测探针或抗癌先导化合物的设计提供了理论基础。