临床上很多抗肿瘤药物是以靶向DNA为机制,它们大多具有较好的抗肿瘤活性,但因缺乏选择性,所以伴随较大的毒副作用,因此靶向DNA的序列特异性研究尤为重要。基于天然蛋白和DNA的识别系统,选取的关键结合区多肽,具有DNA识别的序列特异性,可用来提高小分子与DNA的结合能力和选择性。本论文选择的多肽来自两种识别体系,一种是与癌症相关的转录因子和DNA识别体系,另一种是解旋酶与G四链体的识别体系。利用这两类多肽与经典的抗肿瘤药物分子补骨脂素分别构建双作用位点的复合配体,研究它们与DNA的序列特异性识别和结合能力。1.B-ZIP型转录因子GCN4构建的同源二聚体,也可靶向于一些癌症相关的DNA上AP-1位点。利用生物信息学软件对人类基因组序列进行分析,在与AP-1下游间隔5个碱基的位置发现丰度约为6%的碱基TA的存在,而TA正是选择用来修饰多肽的小分子补骨脂素的作用位点。保留GCN4的DNA碱性识别区,构建了补骨脂素与二价肽的双功能复合物配体GDAS。研究GDAS与筛选的基因组序列m JUN/TA及其突变序列的结合活性,结果表明与二价肽G30ss比较,GDAS对于目标序列具有显著提高的结合能力,而与突变序列比较,GDAS具有较好的序列选择性。在进一步光激发补骨脂素,研究其烷基化能力时发现,各种不同序列的活性相当,说明多肽序列呈现特异性结合,但补骨脂素的烷基化可能对DNA的序列和结构有其特殊要求。另外,因为复合配体GDAS既有识别双链DNA的转录因子多肽又有平面型分子,被用于研究靶向具有转录因子结合位点AP-1的双链DNA和G四链体的连接序列AAM。研究结果表明引入补骨脂素的GDAS与AAM有较好的结合能力,并证实能稳定序列中的G四链体结构,但与其他突变序列比较,发现GDAS是优先靶向G四链体序列,而双链上AP-1位点存在与否,对结果影响不大,分析可能的原因为G四链体比双链DNA的负电荷密度更高,与富含正电荷的多肽复合物有更强的结合能力。这个实验结果向双链DNA识别的多肽类分子研究提出了挑战,也为靶向G四链体的研究提供了新的潜在策略。2.解旋酶DHX36与c-Myc G四链体作用的晶体结构表明酶主要依赖于G四链体上方的多肽(DSM)和侧面的多肽(O1)与G四链体作用。本论文在此发现的基础上,为多肽引入可能提高G四链体结合能力的平面分子补骨脂素,探究复合配体DSMSPB与G四链体的结合能力和序列选择性。研究表明DSM-SPB保留了多肽DSM对G四链体的结构选择性,它优先结合平行结构的G四链体,如c-Myc等,与单肽比较,显示出更强的结合能力。进一步在365nm光诱导下,补骨脂素展现烷基化能力,仅模拟生理环境的拥挤条件下形成的平行结构Htelo G四链体显示了较强的烷基化能力,相同序列的非平行结构未发现明显的烷基化现象。而作为结合较强的G四链体平行结构的c-Myc序列,烷基化较弱,分析原因可能是平行结构中环状序列的差异,c-Myc的环状序列碱基少而结构紧密,不利于补骨脂素作用。说明复合配体的G四链体烷基化作用,除了序列特异性结合,还需满足补骨脂素作用的序列要求。新构建的多肽复合配体DSM-SPB具有较强靶向平行G四链体结构的结合能力,同时还对拥挤条件下形成的平行结构Htelo序列具有特异性的烷基化能力。