稀土小分子对胶质瘤细胞DNA和关键蛋白作用的分子机理研究

凋亡抑制基因Survivin和Bcl-2在肿瘤发生中充当了重要的角色。稀土可促进细胞凋亡，抑制肿瘤发生，但分子作用机理尚不清楚。受已有研究方法的限制，尚未能从单分子水平研究稀土对肿瘤细胞DNA、mRNA和关键蛋白的作用机理。本项目拟选取胶质瘤细胞为实验材料，获得survivin和bcl-2的DNA片段、mRNA和survivin、bcl-2蛋白，首次利用原子力显微镜(AFM)组合扫描隧道显微镜(STM)技术，在单分子水平研究稀土与生物目标分子的作用域；设计生物目标分子的互补片段或抗体肽链，与稀土配体形成靶向性稀土小分子，利用AFM组合STM方法研究与目标物结合情况及对空间结构的影响；研究稀土对生物目标分子的作用方式与肿瘤细胞凋亡间的内在联系，给出分子作用机理。该研究使得从单分子水平探索稀土小分子抑制肿瘤发生机理成为可能，对稀土抗癌新药的开发和稀土应用新领域的拓展，具有重要的理论与现实意义。

凋亡抑制基因Bcl-2和Survivin在肿瘤发生中充当了重要的角色。稀土可促进细胞凋亡，抑制肿瘤发生，从单分子水平研究稀土对细胞DNA和关键蛋白的作用具有重要意义。本项目选取肿瘤细胞为实验材料，通过无抗生素细胞培养检测以及非程序化细胞冻存，应用基因克隆的手段独立设计并成功扩增了Bcl-2基因，成功实现了将基因与克隆载体pGEM-5zf定向重组连接，类似方法也可用于survivin基因。通过稀土Gd3+以及其配合物对共价闭合环状质粒的时间梯度孵育发现Gd3+以及其配合物均有使得DNA构型变换的作用。采用原子力显微镜与扫描隧道显微镜研究了系列合成的金属锰、稀土镝、铈等配合物与DNA和酶蛋白之间的相互作用，发现镝、锰配合物在H2O2存在下能够很好的断裂DNA；合成了以寡聚脱氧核苷酸为识别单元的寡聚脱氧核苷酸-铈(Ⅳ)(ODN-Ce4+)，并考察其与DNA的作用，结果证实所合成的定位断裂剂ODN- Ce4+配合物，在生理条件下可对DNA定位切断。通过对稀土离子与酶蛋白的相互作用研究表明：大多稀土离子在较高浓度下都能显著影响蛋白的功能，不同的稀土离子对蛋白功能影响的效率不同且受阴离子种类影响。