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富含鸟嘌呤的DNA/RNA序列能够形成一种特殊的二级结构—G-四链体。G-四链体广泛分布于人类基因组的许多重要区域,如端粒末端和癌基因的启动子区域,G-四链体的形成或拆散可能与细胞凋亡、细胞增殖、信号转导和肿瘤形成等体内的一些重要生理过程的调控有关。其特殊的时空分布特点,以及其特殊的生理功能,提示G-四链体具有重要生物学功能,细胞内的G-四链体结构已经成为抗肿瘤药物设计的一个重要靶点。研究表明对DNA G-四链体的形成具有诱导或者稳定作用的小分子化合物可通过抑制端粒酶活性或降低癌基因的转录表达而达到抗肿瘤的效果。因此,能够诱导DNA G-四链体形成并使之稳定的小分子配体的设计及其与DNA G-四链体的相互作用成为抗肿瘤研究热点。 本文研究了生物碱小分子与DNA G-四链体相互作用,并对其构效关系进行了分析: 1.双苄基异喹啉类生物碱与端粒DNA G-四链体相互作用研究 以三种双苄基异喹啉系列的天然小分子生物碱——汉方己碱、防己诺林碱和小檗胺为配体,进行了变温CD、变温UV、1H NMR、计算机模拟,对端粒DNA G-四链体形成的诱导作用和稳定能力,并对构效关系进行分析,继而利用MTT、FCM实验检测小分子生物碱的生物学活性。证明三种化合物均具有诱导和稳定DNA G-四链体的能力,增加了G-四链体配体的多样性。通过构效关系分析发现该类小分子生物碱三个取代位点取代基的不同对其稳定能力具有较大的影响。实验表明该系列生物碱能将细胞周期阻断在G1期。 2.DNA G-四链体与11种天然生物碱相互作用的研究 端粒DNA和C-myc22都是G-四链体形成序列,与肿瘤发生相关。我们对两个系列共11种天然生物碱与G-四链体的相互作用进行了研究,并对其构效关系进行了分析,发现第一个系列的血根碱、巴马汀、小檗碱和四氢巴马汀对C-myc22 DNA G-四链体的形成具有诱导作用,其中前三种生物碱对端粒DNA G-四链体表现出有差异的稳定作用。对构效关系的研究发现,不饱和的C环、连接B环和C环的N+正电中心有助于生物碱表现出更好的平面性,构建更大的共轭体系,从而增强其稳定能力。第二个系列中的7种生物碱:蝙蝠葛苏林碱,O-甲基蝙蝠葛碱,乙酰蝙蝠葛苏林碱,蝙蝠格诺林碱,蝙蝠葛新诺林碱,N,N-二甲基蝙蝠葛碱碘化物,和N,N-二甲基蝙蝠葛苏林碱碘化物对端粒DNA G-四链体表现出相似的稳定能力。实验证明血根碱和巴马汀能将细胞周期阻断在G1期,血根碱可能通过插入或者末端堆积的方式与G-四链体结合。