论文摘要
脊椎生物细胞中的染色体末端是被端粒DNA保护着的。端粒DNA在细胞增殖过程中因为末端复制问题而逐代缩短,因此,限制了正常体细胞的增殖能力。而在癌细胞中,端粒DNA的缩短被端粒酶或者ALT机制所补偿,保持了端粒长度的平衡,因此细胞能够无限地增殖。端粒DNA由重复片段（TTAGGG）组成。在金属离子（例如K+,Na+）的存在下,具有四个TTAGGG重复片段的单链DNA能够折叠形成G-quadruplex结构,而这种结构是不适合端粒补偿机制的。从一方面看,G-quadruplex结构并不是适合端粒酶延伸反应的底物而且G-quadruplex结构的形成也许会阻止端粒酶与底物的结合或者促进端粒酶从底物上解离下来。从另一方面看,最近报道G-quadruplex结构倾向于在端粒DNA的最3’末端形成。这样的话不仅可能会因为无法与RNA模板配对而阻止端粒酶在DNA的3’末端添加端粒片段,也会因为无法与C链配对而阻止ALT机制起作用。目前对一些能够通过稳定端粒的G-quadruplex结构从而破坏端粒长度维持机制的化学小分子作为一种新兴的抗癌药物引起了研究者极大的兴趣。这些与G-quadruplex结构结合的药物小分子能够特异的稳定G-quadruplex结构从而抑制端粒酶活性并且导致癌细胞的生长抑制,衰老或凋亡。在过去的几年中大量的化合物被合成出来并且经过筛选得到许多能够稳定端粒G-quadruplex结构或者其他靶标序列的分子。不过到目前为止,分析和衡量这些小分子化合物稳定G-quadruplex结构能力高低的方法无一例外的是在稀释溶液环境中进行的。然而,小分子化合物与G-quadruplex结构发生相互作用的细胞质环境却是由浓度高达300-400克／升的生物大分子所组成的高度拥挤的活体细胞环境。一般来说,分子拥挤环境影响到反应的速率,平衡点,以及其他生物分子相互作用的机制。特别是分子拥挤环境被证实还能够影响到G-quadruplex结构本身的一些性质,比如结构的形成,结构的稳定性,构象的转换以及与双链结构之间结构转换的相互竞争。因此,可以预期到分子拥挤环境也许会通过改变环境的条件或者G-quadruplex结构的性质从而影响到G-quadruplex结构与小分子化合物之间的相互作用。为了得到小分子化合物在分子拥挤环境中是如何起作用的相关信息,我们研究了三种小分子化合物：TMPyP4, BMVC和Hoechst 33258,看看它们分别在稀释溶液环境中和分子拥挤溶液环境中是否都能够稳定端粒的G-quadruplex结构和抑制端粒酶的活性。然而结果显示在分子拥挤溶液环境中,TMPyP4和BMVC的作用效果都大幅度的降低,Hoechst 33258甚至失去了稳定G-quadruplex结构和抑制端粒酶活性的能力。引起这些变化的原因是这三种小分子在分子拥挤环境中与G-quadruplex结构的亲和能力发生了下降甚至消失,而造成小分子与G-quadruplex亲和能力下降的因素则来源于分子拥挤环境所带来的水活度的下降和粘度的上升。这些结论充分表明了某些小分子化合物尽管在稀释溶液中能够表现出很强的作用效果,但是放到了体内的拥挤环境中有可能会变得毫无作用。因此,合理的衡量小分子化合物作用效果的方法就应该在一个更加接近生理环境的条件下进行,而且药物的设计也应该充分的考虑到分子拥挤环境的影响。
论文目录
相关论文文献
- [1].圆二色谱法研究碱基错配对G-quadruplex稳定性的影响[J]. 高分子学报 2008(01)