新型亚硝酰钌配合物的合成及其细胞活性调控的分子机制研究

Nitric oxide (NO) is an important signaling molecule, the coordination of metal Ru ion with NO regulates the structure and reactivity of NO and effects on its cellular activity. However, the relationship of structure and activity and the mechanism of cellular activity regulation is not clear. In this research project, we are planning to synthesize novel {Ru(II)-NO} dual functional complexes with 8-quinolinol derivatives and poly-pyridine derivatives as ligands. The relationship of structure and activity will be studied, and the cellular biological activity will be screened to obtain lead compounds. The activity mechanism will be analyzed at the molecular level. The reaction kinetics of {Ru(II)-NO} complexes will be studied using time-resolved spectroscopy in detail, the possible molecular signaling pathways of NO group will be studied by real time NO fluorescence imaging in cell and Western blot method. The binding model and recognition of these {Ru-NO} complexes with DNA and Protein molecules will be investigated and photoinduced effect on their interactions will be clarified. The results will provide the important foundation for both designing new exogenous NO donor and regulation of cellular activity.

一氧化氮(NO)是重要的生物信号分子，金属钌(Ru)离子与NO的配位结合调控NO的结构与反应性，影响配合物分子的细胞活性。然而其结构与活性之间的关系以及活性调控的分子机制仍不清楚。在本项目中，我们计划合成不同取代基的以8-羟基-喹啉衍生物和多吡啶衍生物为配体、混合配位的新型{Ru(Ⅱ)-NO}双功能配合物。通过细胞活性分析，研究其结构与活性的关系，筛选获得高活性的先导化合物，阐明其细胞生物学效应的可能分子机制。利用时间分辨的光谱技术、实时NO细胞荧光成像和蛋白免疫印迹技术，深入研究不同配体{Ru(Ⅱ)-NO}特征配合物分子的光反应动力学机制以及NO基团信号调控的可能分子通路，阐明不同类型特征配合物分子与生物大分子DNA和蛋白分子识别的模式。为新型外源性NO供体的设计以及建立细胞生物学活性调控的新方法提供重要的依据。

一氧化氮(NO)是一类重要的生物信号分子，在多种生理过程包括血管舒张、神经传导以及免疫响应和细胞凋亡中具有重要的作用。金属离子与NO的配位结合调控NO的结构与反应性，影响着NO在生物体内的产生、转运以及配合物分子的细胞活性。在本项目中，我们合成了10个不同取代基的以8-羟基-喹啉衍生物和联吡啶衍生物以及氨基酸为配体，混合配位的新型{Ru(Ⅱ)-NO}特征配合物分子。利用X-射线晶体衍射技术测定了六个配合物分子的晶体结构。并基于结构利用密度泛函理论进行了量子化学的计算，对其分子轨道、电子光谱和振动光谱进行了归属，分析了配合物分子的结构与其性质以及活性的关系。当配体为-Cl基团取代的喹啉衍生物时配合物分子对肿瘤细胞生长表现较强的抑制作用，并且光照可增强该类配合物分子对肿瘤细胞生长的抑制活性。.利用电子自旋共振（EPR）技术证实了光诱导NO的解离。利用时间分辨的红外光谱和超快的红外光谱系统研究了光诱导NO的解离随时间变化的动力学过程和光谱动力学机制。系统研究和解析了不同配体不同构型特征配合物分子光诱导NO解离的动力学机制，建立了光激发调控NO释放的基本实验方法和光照条件下测试抑制肿瘤细胞生长的实验方法，为新型NO供体的设计奠定了基础。利用荧光光谱法和高分辨质谱等测定方法研究了配合物分子与人血清白蛋白、人源铁储藏蛋白的相互结合模式，计算了其结合常数。利用上海同步辐射光源测定解析了两种铁储藏蛋白突变体的晶体结构和金属结合蛋白谷氧还蛋白的晶体结构。研究了光诱导条件下，配合物分子对DNA的光剪切作用，分析表明活性氮氧和氧自由基参与了反应。探究了不同配体特征配合物分子对肿瘤细胞生长的抑制作用和光诱导的细胞生物学效应的可能分子机制。为建立细胞生物学活性调控的新方法提供了理论和实验依据。