靶向癌基因启动子区G-四链体的钌配合物的合成及抗肿瘤机制研究

随着DNA G-四链体结构的发现和现代分子生物学技术对其与癌症关系的揭示，DNA G-四链体逐渐成为抗肿瘤药物研究的新靶点。 体内、外实验表明，钌配合物具有抑制肿瘤细胞生长的作用，国际上，一些钌配合物作为抗癌药物已经进入二期临床。本课题组拟设计合成一系列钌配合物，研究其诱导癌基因启动子区DNA序列形成G-四链体的能力，检测不同配合物对不同G-四链体的识别能力，并研究系列配合物对癌基因调控的能力，研究介导肿瘤细胞凋亡的重要分子及信号通路；在分子和细胞水平上，明确钌配合物的抗肿瘤作用机制。..本研究内容对钌配合物抗癌作用机理、开发新型抗肿瘤药物、基因治疗等具有重要的理论意义。

癌基因启动子区富含鸟嘌呤的DNA 序列能够通过 Hoogsteen 氢键形成G-四链体结构，从而可调控癌基因的转录和表达，因此G-四链体已成为新型抗癌药物设计的重要靶点。体内、外实验表明，钌配合物具有抑制肿瘤细胞生长的作用，国际上，一些钌配合物作为抗癌药物已经进入二期临床。因此，设计合成能够促进或稳定G-四链体结构的系列金属钌配合物，探究其抑制肿瘤细胞的生长机制，有望开发潜在的抗肿瘤药物。本课题在资助期内已设计合成了30余种钌多吡啶配合物，通过元素分析、NMR、ESI及单晶衍射确定了配合物的结构；通过CD, CD melting, UV–visible, Dialysis，FRET，FID assays, 分子模拟等方法详细的研究它们与癌基因启动子区 (c-myc、c-kit、bcl-2和k-ras) G-四链体DNA的键合作用。G-四链体DNA构象具有多态性，k-ras, c-myc、c-kit都为平行结构，但环状区大小有差异, 而bcl-2 为平行-反平行混合型结构。实验表明配合物的结构明显影响G-四链体DNA的稳定能力，如 [Ru(phen)2(dppzi)]2+ 对G-四链体DNA的键合能力明显强于 [Ru(dmp)2(dppzi)]2+，该差别可以通过荧光改变实现有效区分，甚至实现裸眼检测；配合物 ([Ru(bpy)2(L)]2+ (L=dppz, dppz-idzo) 对k-ras 和c-kit的稳定能力明显强于 c-myc 和bcl-2。Δ和Λ [Ru(bpy)2(dppz-idzo)]2+ 对平行结构的G-四链体DNA并未表现出明显的立体选择性，反平行结构具有较强的立体选择性，该现象可通过量子化学计算合理解释。MTT等实验表明配合物结构影响相应的细胞毒性，同一配合物对不同细胞（fibroblast cells，Hela cells, K562 cells）的毒性差异明显，TUNEL 实验表明 [(dmb)2Ru(obip)Ru(dmb)2]4+ 可促进DNA断裂，从而诱导Hela细胞凋亡。研究表明通过配合物结构改变，可实现G-四链体DNA的键合能力调控，从而影响介导肿瘤细胞凋亡的信号通路，抑制癌基因的表达，在分子和细胞水平上，明确了部分钌配合物的抗肿瘤作用机制。.本研究对钌配合物抗癌作用机理、开发新型抗肿瘤药物、基因治疗等具有重要的理论意义。