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1、装订线基于顺铂抗癌药物的合成及DNA键合性质的研究【摘要】 癌症是严重威胁人类健康和生命的常见病和多发病，已经成为人类死亡的第二大病因。自1967年发现顺铂具有抗癌活性以来，经过30多年的发展，铂类金属抗癌药物的合成应用和研究得到了迅速的发展。与此同时，研究药物和DNA的相互作用是药物发现和药品研发过程中最重要的课题之一。G-四链体是富含鸟嘌呤碱基的DNA通过氢键相互作用形成的四链螺旋结构。这种结构可以有效的抑制端粒酶的活性，它可以阻碍端粒酶对端粒DNA引物的识别，使细胞正常凋亡，从而达到抗肿瘤的效果，近年来，以G-四链体为靶点的抗癌药物研究引起了人们的广泛注意。本文的工作重点是合成配合物，通
2、过紫外滴定和荧光滴定手段研究已有钌配合物对G-四链体稳定性、DNA对金属离子的特异性识别。【关键词】 铂(II)配合物，G-四链体，DNA，钌(II)配合物。Application of Bjerrum Function in Determination of Stability Constants【Abstract】 Cancer is a common and frequently-occurring diseases seriously threatening human health and life, which has become the second largest human
3、 death cause. Since cisplatin was found having anti-cancer activity in 1967, after 30 years of development, the synthetic applications and research of metal anti-cancer drugs of platinum obtained a rapid development. At the same time, the research of the reaction betwwen drugs and DNA is one of the
4、most inportant issues in the process of discovery and development of drugs. G-quadruplex is rich in guanine bases of DNA which formed through the hydrogen bonding interaction of the formation of the four chain spiral structure. This structure can inhibit the telomerase activity effectively, hinder t
5、elomerase to telomere DNA primers recognition, and make normal cell apoptosis, so as to achieve antitumor purpose. In recent years, the G-quadruplex target cancer drug research has attracted widespread attention. This paper is focused on the synthesis of complexes, using the ultraviolet titration an
6、d fluorescence titration method to study the stability of existing metal ruthenium complexes to G-quadruplex and DNAs identification to the specificity of the metal ions.【Key words】Pt(II) complexes, G-quadruplex, DNA, Ru(II) complexes目录1 引言31.1 基于顺铂抗癌药物的研究意义31.2 金属铂抗癌药物的发展31.3 核酸的组成与结构31.3.1 概述1.3.2
7、 DNA结构1.4 G-四链体与端粒、端粒酶和肿瘤的关系1.4.1 G-四链体1.4.2 G-四链体与端粒、端粒酶和肿瘤的关系1.5 本文所作的工作32 理论部分42.1 DNA与配合物作用的研究方法42.2 各种生成函数法的测定原理42.2.1 光谱学方法42.2.2 流体力学方法42.2.3 密度泛函计算与分子模拟43 实验部分53.1 引言53.2 药品和仪器53.2.1 实验试剂53.2.2 实验仪器53.3 配合物的合成及表征53.2.1 配体的合成3.2.2 铂配合物的合成3.4 不同辅助配体的多吡啶配合物与G-四链体DNA的相互作用的研究3.4.1 缓冲溶液的配制3.4.2 配合
8、物与DNA浓度的确定3.4.3. 配合物与G-四链体相互作用的紫外可见光谱滴定3.4.4 配合物与G-四链体作用的荧光光谱滴定4 结果和讨论64.1 钌配合物与G四链体电子吸收光谱研究74.2 钌配合物对端粒G-四链体的选择识别研究75 结论和展望85.1 结论85.2 展望8参考文献9谢辞10共 10 页 第 9 页1 引言1.1 金属抗癌药物的发展1965年Rosenberg偶然发现顺二氯二氨合铂(cis-Pt(NH3)2Cl2，又称顺铂)对大肠杆菌的分裂有抑制作用，并于1969年首次报道了顺铂具有很强的抗癌活性。1975年顺铂成为第一个用于临床的金属配合物抗癌药物。从此以后，金属药物及其
9、抗肿瘤机理成为人们关注的研究热点。但是顺铂水溶性差，且仅能注射给药，缓解期短，并伴有严重的肾、胃肠道毒性、耳毒性及神经毒性，长期使用会产生耐药性。为此，人们开始展开对其它铂系抗肿瘤药物的研究，但结果并不理想。铂系抗肿瘤药物在临床使用上具有毒副作用大以及耐药性的问题，促使研究者积极寻找非铂系抗肿瘤药物。目前非铂系金属抗肿瘤药物研究主要集中在钌、铑、锡、锗等金属配合物，特别是钌配合物。作为铂类配合物的对照物，钌配合物很早就被运用于抗肿瘤实验。与顺铂相较，钌配合物毒性相对较小，在生物体内易于吸收，也易于代谢而且钌配合物有在肿瘤组织中发生聚集的特点，能够与DNA 分子以共价键或者非共价键(静电结合、沟
10、面结合和插入结合)方式缔合。从上世纪八十年代以来，钌配合物作为抗肿瘤药物的研究已经成为药物化学、化学生物学、配位化学以及生物无机化学的热点研究领域之一。1.2 金属铂抗癌药物的发展自1967年美国密执安州立大学教授Rosenberg B.和Camp V.发现顺铂具有抗癌活性以来，经过30多年的发展，铂类金属抗癌药物的合成应用和研究得到了迅速的发展。顺铂、卡铂的开发成功和临床应用给癌症的治疗带来了一场新的革命。有数据表明，DNA链中许多相邻的碱基间两个氮原子距离为340 pm，而顺铂中两个氯原子间的距离为330 pm，两者恰好匹配，形成的铂化DNA寿命较长且不易被细胞蛋白如高移动组(HMG)蛋白
11、识别并修复，因而将破坏肿瘤细胞DNA的复制，抑制细胞分裂，最终杀死肿瘤细胞。现在，顺铂和其他铂化合物已显示出它与病毒、细菌、寄生菌作斗争的潜力。除此此外，铂化合物也有希望用来诊断一些疾病。自从顺铂的抗癌活性被发现以来，铂类抗癌药物的研究和应用得到了迅猛的发展。如今，顺铂和卡铂已成为癌症化疗中不可缺少的药物。1995年，世界卫生组织对世界上近百种抗癌药物进行评价，顺铂的疗效、市场等综合评价得分名列前茅。顺铂和卡铂所获得的成就极大地鼓舞了各国学者积极研究更好、更有效的铂类抗癌新药。目前铂类配合物的合成已历经三代。顺铂是第一代铂类抗癌药物（结构如图1.1所示），该药的使用局限性是它的耐药性及剂量毒性
12、人体器官尤其是对肾脏的损害较大。第二代铂类配合物（结构如图1.2所示），其中以卡铂为代表（结构如图1.2所示），其水溶性优于顺铂，肾毒性低于顺铂，主要不良反应为骨髓抑制。第三代铂类代表化合物乐铂（结构如图1.3所示），乐铂全称是环丁烷乳酸盐二甲胺合铂()，研究表明，该药的抗肿瘤效果与顺铂、卡铂的作用相当或者更好，毒性作用与卡铂相同， 且与顺铂无交叉耐药。 图1.1 第一代主要铂类抗癌药物的结构 图1.2 第二代主要铂类抗癌药物的结构 图1.3 第三代铂类抗癌药物结构目前铂类配合物研究的方向是:寻找比顺铂和卡铂疗效更好，不良反应更小，药学特性得到改善的化合物、扩大抗癌谱、开发与顺铂和卡铂无交叉耐
13、药性的新型药物。1.3 核酸的组成与结构1.3.1 概述构成生命物质的两类主要大分子是蛋白质和核酸。核酸是由许多核苷酸聚合而成的生物大分子化合物，广泛存在于所有动物、植物细胞、微生物内，与蛋白质构成生命物质的两类主要的大分子。生物体内核酸常与蛋白质结合形成核蛋白。核酸是生物体的重要组成物质，在蛋白质的生物合成上占重要位置，与生物的生长、发育等正常生命活动以及癌变、突变等异常生命活动中起决定性的作用。因此，核酸是现代生物化学、分子生物学和医学的重要基础之一。衰老和癌变是人类的两大医学难题，二者与端粒和端粒酶有密切关系。端粒是真核细胞染色体末端富含鸟嘌呤的DNA重复序列及一些结合蛋白组成的特殊结构
14、。端粒除了提供非转录DNA的缓冲物之外，还能保护染色体末端免于融合和退化，在染色体定位、复制、保护和控制细胞生长及寿命方面具有重要作用，并与细胞凋亡、细胞转化和永生密切相关。在生理状况下，随着细胞分裂次数增加，端粒在复制分裂过程中将逐渐丢失碱基，从而使端粒渐进性缩短。当端粒缩短至一定长度时细胞将进入生长停止衰老死亡阶段，即出现细胞的凋亡。研究发现，端粒酶能保证端丽的正常复制。除了胚胎组织、生殖细胞和少数造血肝细胞中具有端粒酶火星外，绝大多数体细胞中无端粒酶活性，但是，85%以上的肿瘤细胞端粒酶表达呈阳性。因此，以抑制端粒酶活性为目标的肿瘤基因治疗研究已成为一种新的药物作用靶点，而且极有希望成为
15、最安全、有效的治疗肿瘤的理想途径。核酸是生物体内的高分子化合物。单个核苷酸是由碱基、戊糖和磷酸三部分构成的。根据所含戊糖的差异，核酸可分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两大类。核苷酸中的碱基分为嘌呤和嘧啶两类。DNA主要由含腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)的核苷酸构成。RNA主要由含腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)的核苷酸构成。1.3.2 DNA结构DNA之所以能含有生物物种的所有遗传信息，是因为其结构非常复杂，每个人体细胞的DNA约含有100亿个碱基。DNA分子的结构，有以下三种：第一，DNA的一级结构。四种脱氧核糖核酸按照一定的顺序，通过3-5-磷酸二酯键连结，由一个核苷酸的戊糖环第3位羟基与另一个核苷酸的戊糖环第5位的磷酸以酯键相连，具有一定的方向性。碱基间遵循碱基互补配对原则，即腺嘌呤(A)一定与胸腺嘧啶(T)配对，鸟嘌呤(G)一定与胞嘧啶(C)
