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铂类抗肿瘤药物如顺铂、卡铂、奥沙利铂等是目前一线化疗药物,在临床上被广泛使用。然而,目前使用的铂类抗肿瘤药物仍然有很多缺陷需要改进。比如,铂类药物存在着神经毒性、肾毒性等一系列副作用。部分肿瘤对顺铂具有固有抗药性,而另一些肿瘤随着治疗的深入会逐渐对铂类药物产生抗药性。
研究发现对铂类药物产生抗药性的肿瘤细胞中药物累积浓度明显减少,这通常是由于抗药性肿瘤细胞中的药物摄取较正常细胞减弱,或者药物外排增强。长期以来,铂类药物一直被认为是通过被动扩散进入细胞的。最近的研究表明,细胞膜上的某些蛋白,如有机阳离子转运蛋白(Oct),铜转运蛋白(Ctr1)等,也能将顺铂等铂类药物转运至细胞内。本文研究主要围绕人铜转运蛋白转运铂类药物的分子机理。通过了解铜转运蛋白和铂类药物相互作用的分子基础,将有助于人们了解抗药性细胞中为何铂类药物摄取减少,并为设计低抗药性、高效的新型铂类药物提供理论依据。
研究表明人铜转运蛋白(hCtr1)N端富含蛋氨酸和组氨酸的区域对铂类药物的摄取起着重要的作用。选用hCtr1蛋白N端20个氨基酸组成的小肽作为模型小肽(hCtr1-N20)。该模型小肽中包括了N端富含蛋氨酸和组氨酸的区域。通过CD光谱和分子模拟表征了该小肽的溶液结构,并研究了该模型小肽与一系列铂类药物及其类似物的相互作用,包括顺铂、卡铂、奥沙利铂、反铂和二氯蛋氨酸铂(Ⅱ)。通过电喷雾质谱跟踪顺铂与小肽的反应,确定了反应的计量比和产物。通过串联质谱分析,我们确定了顺铂与小肽的结合位点,找到了小肽中与铂结合的关键氨基酸残基。利用HSQC技术,我们检测到了小肽与顺铂反应过程中的中间体,帮助阐明了顺铂和小肽反应的机理。进一步,用电喷雾质谱分别跟踪了小肽与反铂、卡铂、奥沙利铂和二氯蛋氨酸铂(Ⅱ)的反应,确定了各反应的最终产物。
通过比较铂配合物的反应活性和最终产物,归纳了铂配合物的结构与反应性和最终产物之间的关系。铂配合物的顺反构型,离去基团和非离去基团的性质,都会影响铂配合物与小肽hCtr1-N20反应的反应速率、中间体的寿命和最终的产物。本文的研究暗示hCtr1在传输不同铂类药物的分子机制和效率可能不尽相同,同时细胞内应当存在着特殊的机制,使得Pt/hCtr1-N20加合物可以被活化释放出具有活性的Pt物种并最终将其输送到特定的靶点。