靶向人端粒G-四链体的有机小分子的设计合成和键合作用研究

论文摘要

DNA是生命体的基本遗传物质,是基因表达的基础。DNA有多种结构形态,除了经典的Watson-Crick B型双螺旋结构外,富含G的单链DNA可以通过Hoogsteen氢键形成G-四链体结构（G-quadruplex）。研究表明选择性识别并稳定人端粒G-四链体的药物可以有效抑制端粒酶对端粒DNA底物的识别,从而抑制端粒酶活性,达到抗肿瘤的目的。所以G-四链体成为抗癌药物作用的重要靶标,是当今抗癌研究的一大热点。然而细胞核内存在大量的双螺旋DNA,为了降低药物的毒副作用,提高抗肿瘤效果,如何设计在双螺旋DNA存在下选择性识别G-四链体DNA的抗癌药物是本领域面临的最大挑战。在不断跟踪最新文献的基础上,根据G-四链体与双螺旋DNA的结构差异,本论文设计合成了系列新型小分子配体,并利用光谱技术初步研究了配体与人端粒G-四链体DNA和小牛胸腺DNA（CT-DNA）的相互作用,筛选出三个能在10倍双螺旋DNA存在下选择性识别人端粒G-四链体的新化合物,具体结果如下：1、全新设计、合成了2个联吡啶和4个邻菲罗啉衍生物,并用IR, ESI-MS及1H,13CNMR进行了结构表征。2、紫外和荧光光谱初步研究表明,邻菲罗啉衍生物1-3与人端粒G-四链体DNA（HTG）发生了π-π堆积的相互作用,和小牛胸腺双螺旋DNA（CT-DNA）可能以插入方式相互作用,联吡啶衍生物2与DNA的作用较弱。CD结果表明在Na+介质中,邻菲罗啉的三种衍生物对HTG的构象均无显著影响,但在K+介质中,三种化合物都能诱导G-四链体的构象发生改变,即由混合型向反平行转变。3、热力学结果表明：在Na+体系中,ΔH值大于-TAS值,邻菲罗啉衍生物1-3键合G-四股螺旋的反应是焓驱动的。而在K+体系中,受到G-四股螺旋构象发生变化的影响,ΔH值小于-TΔS值,邻菲罗啉衍生物1-3键合G-四股螺旋的反应是熵驱动的。4、荧光共振能量转移熔点实验（Fluorescence Resonance Energy Transfer- melting assay）和竞争FRET- melting分析表明,在Na+介质中,与联吡啶衍生物2相对比,邻菲罗啉衍生物1-3稳定人端粒G-四链体的能力更强；而且在10倍过量双螺旋存在下能选择性键合人端粒G-四链体；在K+介质中,这三个化合物都能稳定人端粒G-四链体,而且在K+介质中稳定G-四链体的能力大于在Na+介质中。发现1.0μM的邻菲罗啉衍生物1-3分别使G-四链体的熔点温度升高（ΔTm）15.1,20.2和17.9℃。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 综述
• 1.1 概述
• 1.2 核酸的组成
• 1.3 DNA的二级结构
• 1.3.1 B-DNA
• 1.3.2 G-四股螺旋DNA
• 1.4 键合G-四股螺旋DNAs的有机小分子药物
• 1.4.1 蒽醌类化合物
• 1.4.2 吖啶类化合物
• 1.4.3 卟啉类化合物
• 1.4.4 苝类化合物
• 1.4.5 溴乙锭衍生物
• 1.5 G-四股螺旋DNAs与配体的作用模式及研究方法
• 1.5.1 荧光光谱
• 1.5.2 紫外可见吸收光谱
• 1.5.3 圆二色谱
• 1.5.4 荧光共振能量转移技术
• 1.6 本实验论文的创新之处
• 1.7 本论文的实验设计思路
• 第二章 新型联吡啶及邻菲罗啉衍生物的合成及结构表征
• 2.1 引言
• 2.2 仪器与试剂
• 2.2.1 仪器
• 2.2.2 实验所用试剂
• 2.3 联毗啶衍生物的合成及结构表征
• 2.3.1 2,2’-联吡啶-N,N'-氧化物的合成及结构表征
• 2.3.2 4.4’-二硝基-2,2'-联吡啶-N,N'-氧化物的合成及结构表征
• 2.3.3 4,4’-二氨基-2,2’-联吡啶的合成及结构表征
• 2.3.4 2,2’-联吡啶-4,4’-二酰胺的合成及结构表征
• 2.3.5 联吡啶衍生物1的合成及结构表征
• 2.3.6 联吡啶衍生物2的合成及结构表征
• 2.4 2,9-二酰胺-1,10-邻菲罗啉的合成及结构表征
• 2.4.1 2,9-二甲醛-1,10-邻菲罗啉的合成及结构表征
• 2.4.2 2,9-二-甲酸-1,10-邻菲罗啉的合成及结构表征
• 2.4.3 1,10-邻菲罗啉2,9-二-酰胺的合成及结构表征
• 2.5 邻菲罗啉衍生物的合成及结构表征
• 2.5.1 化合物a的合成及结构表征
• 2.5.2 化合物b的合成及结构表征
• 2.5.3 化合物c的合成及结构表征
• 2.5.4 邻菲罗啉衍生物3的合成及结构表征
• 2.5.5 邻菲罗啉衍生物4的合成及结构表征
• 2.5.6 邻菲罗啉衍生物1的合成及结构表征
• 2.5.7 邻菲罗啉衍生物2的合成及结构表征
• 第三章 联吡啶及邻菲罗啉衍生物与CT-DNA和人端粒G-四股螺旋DNA的相互作用研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验试剂和仪器
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验仪器
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 溶液的配制
• 3.3.2 DNA浓度的测定及制备
• 3.3.3 紫外可见滴定实验
• 3.3.4 荧光滴定实验
• 3.3.5 CD实验
• 3.3.6 FRET-meliting分析
• 3.4 实验结果与讨论
• 3.4.1 紫外可见滴定实验
• 3.4.2 荧光滴定实验
• 3.4.3 CD实验
• 3.4.4 FRET-meliting实验
• 3.5 小结
• 第四章 总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢
• 个人简况及联系方式