對(duì)稱吡咯聚酰胺二聚體金屬配合物的合成及其DNA結(jié)合切割活性.pdf

1、小分子化合物與生物大分子之間的相互作用是化學(xué)生物學(xué)中一個(gè)重要的研究課題。DNA是生命體的基本遺傳物質(zhì)，對(duì)生命遺傳密碼的翻譯、轉(zhuǎn)錄和復(fù)制等起著非常重要的作用:一方面，DNA靶向化合物成為重要的核酸探針選擇對(duì)象;另一方面，臨床上使用的不少抗癌藥物以DNA為作用靶點(diǎn)。因此，從分子水平上闡明藥物小分子與生物大分子的相互作用，有助于理解藥物作用過(guò)程，為高活性藥物小分子的設(shè)計(jì)與開發(fā)提供有用的信息。
　　過(guò)渡金屬配合物和稀土金屬配合物催化DNA

2、和RNA的斷鏈反應(yīng)研究是近年來(lái)最為活躍的前沿研究領(lǐng)域之一。研究發(fā)現(xiàn)某些金屬配合物具有核酸酶特異性催化DNA和RNA斷鏈的功能，因而對(duì)新型抗腫瘤、抗艾滋病化學(xué)藥物的定向設(shè)計(jì)及其基因治療和分子生物學(xué)研究中對(duì)DNA和RNA的高度專一性定點(diǎn)斷裂以及DNA構(gòu)象識(shí)別等方面均具有重要意義和應(yīng)用前景。金屬配合物DNA切割劑與DNA作用時(shí)，一般可以分為兩步:第一步，DNA切割劑結(jié)合到DNA分子上;第二步，DNA切割劑對(duì)DNA進(jìn)行切割。吡咯聚酰胺類化合物是

3、一類能夠通過(guò)非共價(jià)鍵與雙鏈DNA的小溝區(qū)上的AT特定堿基序列識(shí)別并結(jié)合的有機(jī)分子。本論文選擇其作為金屬配合物的DNA識(shí)別體系，設(shè)計(jì)合成了雙吡咯聚酰胺二聚體1和2。分別將其與金屬離子配位形成金屬配合物，研究這些金屬配合物與DNA的切割和鍵合作用，以及對(duì)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制活性。主要研究結(jié)果如下:
　　1、合成了EDTA類似物連接的對(duì)稱吡咯聚酰胺二聚體1和2及其銅配合物1@Cu2+和2@Cu2+，用1H NMR、13C NMR、ESI-

4、MS、HR-MS和IR等對(duì)配體1和2進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，用IR、ESI-MS、元素分析和摩爾電導(dǎo)等對(duì)銅配合物1@Cu2+和2@Cu2+的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。瓊脂糖凝膠電泳實(shí)驗(yàn)表明:在近生理?xiàng)l件下，配合物1@Cu2+和2@Cu2+都具有顯著的DNA切割活性，其作用機(jī)制可能是氧化機(jī)理。DNA切割動(dòng)力學(xué)表明:配合物1@Cu2+和2@Cu2+的切割DNA最大反應(yīng)速率常數(shù)kmax分別為4.42 h-1和9.54 h-1，米氏常數(shù)KM分別為2.96 mM和

5、0.60mM，催化效率kmax/KM分別為1.49 h-1· mM-1和15.83 h-1· mM-1。EB競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)表明:配合物2@Cu2+與小牛胸腺DNA(CT DNA)的鍵合常數(shù)比配合物1@Cu2+大7倍，說(shuō)明在化合物1末端增加一個(gè)吡咯環(huán)能增加與DNA的親和能力。MTT實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):配合物1@Cu2+和2@Cu2+對(duì)A549和HepG2腫瘤細(xì)胞都具有較好的抑制作用，相對(duì)于1@Cu2+，2@Cu2+對(duì)這兩種腫瘤細(xì)胞的抑制活性更好，IC50

6、值分別為8.0±0.6μM和9.8+1.4μM。
　　2、合成了金屬鈰配合物1@Ce4+和2@Ce4+，并用IR、ESI-MS、摩爾電導(dǎo)和元素分析等對(duì)金屬鈰配合物1@Ce4+和2@Ce4+進(jìn)行表征。瓊脂糖凝膠電泳實(shí)驗(yàn)表明:在近生理?xiàng)l件下，配合物1@Ce4+和2@Ce4+具有顯著的DNA切割活性，其作用機(jī)制可能是水解機(jī)理。DNA切割動(dòng)力學(xué)研究表明:配合物1@Ce4+和2@Ce4+催化pBR322 DNA斷裂的kmax分別為0.42

7、h-1和0.52 h-1，KM分別為1.39 mM和0.17 mM，kmax/KM分別為0.30 h-1· mM-1和3.0 h-1· mM-1。1@Ce4+和2@Ce4+與CT DNA的鍵合實(shí)驗(yàn)表明:2@Ce4+具有較好的DNA親和性，它與CT DNA的鍵合常數(shù)是1@Ce4+的4倍，這也許歸因于雙吡咯高的親和力。MTT實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):配合物1@Ce4+和2@Ce4+對(duì)A549肺腺癌細(xì)胞和HepG2肝癌細(xì)胞都具有抑制作用，相對(duì)于1@Ce4+，

8、2@Ce4+對(duì)這兩種腫瘤細(xì)胞的抑制更好，IC50值分別為23.9+0.8μM和24.2+0.8μM。
　　根據(jù)上述研究結(jié)果，得出一些有趣的結(jié)構(gòu)與活性關(guān)系:(1)增加吡咯個(gè)數(shù)，可以提高金屬配合物與DNA的結(jié)合和切割活性;(2)同樣的配體配位適當(dāng)?shù)慕饘匐x子，能夠轉(zhuǎn)換金屬切割劑的切割機(jī)理;以及(3)增加吡咯個(gè)數(shù)也能提高金屬配合物的抗腫瘤活性。這些構(gòu)效關(guān)系可望為活性更好的DNA切割劑以及以DNA為靶點(diǎn)的抗腫瘤藥物的合理設(shè)計(jì)提供一定的指導(dǎo)。