论文部分内容阅读
临床上使用的不少抗肿瘤药物以DNA为主要作用靶点,通过分子水平上对特定基因序列的识别、切割和修复而发生药效,因此设计和合成特异性识别和切割DNA的化合物可望促进抗肿瘤药物的研发。比如第一个用于治疗肿瘤的金属配合物顺铂就是通过与肿瘤细胞的DNA结合,干扰DNA的合成,从而抑制肿瘤细胞的分裂而发挥抗肿瘤活性的。但顺铂的毒副作用大,因此设计合成毒副作用少,耐药性好及药效高的金属配合物,是目前抗肿瘤药物研发中的一个备受关注的基础性课题。DNA切割剂与DNA作用时,一般可以分为两步：第一步,DNA切割剂结合到DNA分子上；第二步,DNA切割剂对DNA进行切割。吡咯聚酰胺类化合物是一类能够通过非共价键与双链DNA的小沟区上的特定碱基序列识别并结合的有机分子,本论文选择其作为金属配合物的DNA识别体系,设计合成双链毗咯聚酰胺配体1-4,分别将它们与铜离子配位形成金属配合物,即1@Cu2+,2@Cu2+,3@Cu2和4@Cu2+,研究这些金属配合物与DNA的切割和键合作用,以及抗肿瘤活性。主要研究结果如下：1、合成由直链聚醚连接对称的单吡咯聚酰胺配体1及其铜配合物1@Cu2+,并用NMR、ESI-MS、HR-MS和IR进行了配体1的结构表征,用ESI-MS和UV-Vis表征了配合物1@Cu2+的结构。琼脂糖凝胶电泳实验表明：在近生理条件下,配合物1@Cu2+具有显著的DNA切割活性,在一定浓度下可将pBR322DNA完全切割为缺刻DNA,其作用机制可能是氧化机理。DNA切割动力学研究表明：配合物1@Cu2+催化DNA断裂的最大反应速率常数kmax为5.61 h-1,米氏常数KM为7.30 mM。1@Cu2+与小牛胸腺DNA(CT DNA)的键合实验表明：1@Cu2+具有较好的DNA亲和性,与CT DNA的键合常数为(8.75±1.31)×104M-1,且粘度实验说明配合物1@Cu2+通过插入与静电作用的混合方式与DNA作用。通过MTT实验测试了配合物1@Cu2+对A549肺腺癌细胞、hepg2肝癌细胞和NCI-N87胃癌细胞的抗肿瘤活性,发现对NCI-N87胃癌细胞的抑制作用最强,EC50值为10.52μM。2、合成了对称的由三亚乙基四胺连接的双吡咯聚酰胺配体2和由精胺连接的双吡咯聚酰胺配体3,并用NMR.MS和IR对配体2和3的结构进行了表征,用1H NMR、UV, ESI-MS和IR等手段表征了其铜配合物2@Cu2+和3@Cu2+的结构。琼脂糖凝胶电泳实验表明：在近生理条件下,配合物2@Cu2+和3@Cu2+都具有显著的DNA切割活性,可将pBR322 DNA切割为缺刻和线性DNA,其作用机制可能是氧化机理。DNA切割动力学表明：配合物2@Cu2+和3@Cu2+的切割DNA最大反应速率常数kmax分别为1.49 h-1和1.41 h-1,米氏常数KM分别为0.101 mM和0.072 mM,催化效率kmax/KM分别为14.76 h-1·mM-1和19.63h-1·mM-1。EB竞争实验表明：配合物2@Cu2+和3@Cu2+都具有较好的DNA亲和性,配合物3@Cu2+与DNA的键合常数比配合物2@Cu2+略大,说明配合物3@Cu2+与DNA的键合能力比配合物2@Cu2+强。MTT实验发现：配合物2@Cu2+和3@Cu2+对A549肺腺癌细胞、hepg2肝癌细胞和NCI-N87胃癌细胞都具有抑制作用,而且对NCI-N87胃癌细胞的抑制作用最强。3、合成了由直链聚醚连接对称的双吡咯聚酰胺配体4,通过NMR、MS和IR表征了配体4的结构,并通过ESI-MS、UV 和摩尔电导等手段表征了其铜配合物4@Cu2+的结构。琼脂糖凝胶电泳实验表明：在近生理条件下,配合物4@Cu2+具有显著的DNA切割活性,可将pBR322 DNA切割为缺刻和线性DNA,其作用机制可能是氧化机理。DNA动力学研究表明：配合物4@Cu2+催化切割DNA的kmax为14.3 h-1,KM为0.60 mM, kmax/KM为23.9 h-1·mM-1。4@Cu2+与CT DNA的键合实验表明：4@Cu2+具有较好的DNA亲和性,与DNA的键合常数为(6.43±0.75)×105M-1。通过MTT实验发现：配合物4@Cu2+对A549肺腺癌细胞、hepg2肝癌细胞和NCI-N8胃癌细胞都具有抑制作用,而且对NCI-N87胃癌细胞的抑制作用最强,ECso值为12.72μM。综上,设计合成的4种新的毗咯聚酰胺铜配合物都能够有效切割DNA,根据研究结果可以得出它们的结构与活性关系：(1)增加吡咯个数,可以提高金属配合物与DNA的结合和切割活性；(2)中间连接链的变化对DNA的键合和切割活性会产生一定的影响。以上4种新的DNA切割剂可望为设计合成活性更佳的DNA切割剂及以DNA为靶点的抗肿瘤药物提供一定的科学研究基础及理论依据。