DNA拓撲異構酶Ⅱα擬天然產(chǎn)物抑制劑的設計合成與抗腫瘤活性研究.pdf

1、DNA拓撲異構酶調節(jié)DNA的拓撲狀態(tài)，并參與重要的細胞周期事件，是細胞存活所必須的酶。人類DNA拓撲異構酶主要分為拓撲異構酶Ⅰ(TopoⅠ)和Ⅱ(TopoⅡ)兩類，這兩種類型又分別分為TopoⅠA/B和TopoⅡα/β兩種亞型。TopoⅠ是單體酶，它通過形成ATP非依賴性的DNA單鏈斷裂而松弛DNA雙螺旋。TopoⅡ是同源二聚體，它通過形成ATP依賴性的DNA雙鏈斷裂(DSBs)而調節(jié)DNA的拓撲狀態(tài)。由于TopoⅡ是細胞存活所必須的酶

2、，所以它一直是重要的抗腫瘤藥物作用靶點。TopoⅡ抑制劑，例如:依托泊苷(VP16)和柔紅霉素(ADR)，是臨床廣泛應用的能有效地治療各種人類惡性腫瘤的化療藥物。TopoⅡα在腫瘤細胞中高表達，與乳腺癌、肺癌、胃癌、淋巴癌、大腸癌、肝癌和卵巢癌等癌癥的發(fā)生發(fā)展密切相關，而且抑制TopoⅡβ可能招致心臟毒性和次生腫瘤的發(fā)生。因此，TopoⅡα是重要的抗腫瘤藥物的作用靶點之一，其選擇性抑制劑是抗腫瘤藥物研發(fā)的熱點領域。
　　天然產(chǎn)物是

3、腫瘤化療藥物的重要源頭。本課題組前期從海洋真菌AF119菌株的次級代謝產(chǎn)物中分離得到了8個聯(lián)三苯類化合物，同時又在海洋鏈霉菌LZ35次生代謝產(chǎn)物中分離得到了5個聯(lián)三苯類化合物，發(fā)現(xiàn)該類化合物對DNA拓撲異構酶有較強的抑制作用，并引起細胞周期停滯和腫瘤細胞凋亡。本課題組邱進博士后續(xù)設計合成了系列新對聯(lián)三苯簡化類似物，抗腫瘤活性研究結果表明簡化類似物的作用更強，且其活性與抑制Topo直接相關。
　　基于以上研究基礎，本學位論文研究以天

4、然聯(lián)三苯結構為模板，綜合運用分子模擬和藥物合理設計的骨架躍遷，設計合成了90個2-苯基萘類化合物，并對2-苯基萘進行兩輪新的骨架躍遷分別設計合成了24個2-苯基苯并呋喃類化合物和22個芳基萘木脂素類化合物。用SRB法篩選了所有化合物對多種細胞株的細胞毒性，對其中細胞毒活性較好的化合物采用pBR322 DNA松弛實驗、kDNA解除鏈接實驗、DNA嵌入實驗以及拓撲異構酶介導的DNA斷裂檢測實驗，研究了抑制Topo的作用機制。其中2-苯基萘類

5、化合物A5細胞毒活性高，作用靶點為TopoⅡα，引起TopoⅡα介導的DNA雙鏈斷裂、是一個非DNA嵌入的TopoⅡ毒劑，誘導MDA-MB-231細胞G2/M期停滯，對裸鼠移植瘤有明顯抑制作用。2-苯基苯并呋喃類化合物B11對多個腫瘤細胞株有較強的細胞毒性，對TopoⅠ和TopoⅡα活性均有較強的抑制作用，可能是一個新型的雙重抑制劑。部分芳基萘木脂素類化合物表現(xiàn)出優(yōu)良的細胞毒活性，其活性與該類化合物的五元內(nèi)酯環(huán)構型密切相關，但該類化合物

6、不抑制Topo，其作用靶點有待探索。
　　另外，本課題組前期發(fā)現(xiàn)海洋天然產(chǎn)物二吲哚吡咯生物堿對TopoⅡ有抑制活性，本學位論文研究設計合成了26個簡化類似物，發(fā)現(xiàn)只有當取代基是較大的芳香基團時才有TopoⅡ抑制活性。體外實驗證明D22也是一個TopoⅡ抑制劑，其作用機理有待深入研究。
　　綜上，本學位論文綜合運用藥物合理設計和活性篩選，設計合成了4個系列、共計162個化合物，對這些化合物進行了體外細胞毒活性篩選，并對其中的代