蛋白質(zhì)和核酸與活性藥物小分子相互作用的研究.pdf

1、蛋白質(zhì)和DNA是生命科學(xué)、生物化學(xué)以及醫(yī)藥化學(xué)中兩類(lèi)最重要的生物大分子。蛋白質(zhì)擔(dān)負(fù)著各種生理功能，是生物性狀的直接表達(dá)著。核酸是揭示生命遺傳與變異的主要物質(zhì)。因此，研究這些生物大分子與有機(jī)小分子、金屬離子，特別是靶向藥物小分子的作用機(jī)制，對(duì)于闡明生命的奧秘、促進(jìn)人類(lèi)的健康等方面都具有十分重要的意義，是當(dāng)前生命科學(xué)、生物化學(xué)、藥物化學(xué)及臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的前沿和熱點(diǎn)。
　　本文作為國(guó)家自然科學(xué)基金(No.20673034)和教育部高等學(xué)

2、校博士點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)基金資助課題(No.20060476001)的一部分，較為系統(tǒng)地研究了幾種活性藥物小分子與蛋白質(zhì)、核酸的分子作用機(jī)制，不同取代基修飾對(duì)藥物小分子與蛋白質(zhì)、核酸結(jié)合性質(zhì)的影響，以及金屬離子的存在對(duì)藥物小分子與蛋白質(zhì)作用行為的影響。主要研究?jī)?nèi)容包括以下四個(gè)部分：
　　1.模擬生理?xiàng)l件下，利用熒光光譜、紫外可見(jiàn)吸收光譜以及分子模擬技術(shù)研究了鹽酸環(huán)丙沙星(CPFX)和諾氟沙星(NRF)與胰蛋白酶的分子作用機(jī)制，以及不同烷基取代

3、基對(duì)它們與胰蛋白酶作用行為的影響。研究結(jié)果表明，CPFX和NRF對(duì)胰蛋白酶的熒光猝滅機(jī)制是生成復(fù)合物的靜態(tài)猝滅。NRF與胰蛋白酶結(jié)合作用強(qiáng)于CPFX，說(shuō)明烷基鏈的結(jié)構(gòu)對(duì)它們的相互作用有一定的影響。熱力學(xué)研究和可及表面積的計(jì)算結(jié)果表明，兩種藥物分子與胰蛋白酶結(jié)合過(guò)程的主要作用力為疏水和氫鍵作用。同步熒光光譜和分子模擬研究則表明CPFX和NRF在胰蛋白酶上的結(jié)合位點(diǎn)位于色氨酸(Trp208)附近。
　　2.運(yùn)用熒光光譜、紫外可見(jiàn)吸收光

4、譜、等溫滴定量熱(ITC)以及分子模擬技術(shù)研究了兩種二氫嘧啶-2-酮的衍生物5-乙氧羰基-6-甲基-4-苯基-3，4-二氫嘧啶-2-酮(EMPD)和5-乙氧羰基-6-甲基-4-(4-甲氧苯基)-3，4-二氫嘧啶-2-酮(EMMD)與人血清白蛋白(HSA)的分子作用機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，EMPD與HSA的作用強(qiáng)于EMMD，說(shuō)明苯環(huán)取代基對(duì)它們的相互作用有一定的影響。熒光探針競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)和分子模擬研究證明EMPD和EMMD的結(jié)合位點(diǎn)在HSA的

5、ⅡA亞域。利用共振能量轉(zhuǎn)移理論計(jì)算出了兩種藥物分子與HSA色氨酸(Trp214)的結(jié)合距離，說(shuō)明供體與受體之間能夠發(fā)生非輻射能量轉(zhuǎn)移。ITC和分子模擬研究結(jié)果說(shuō)明結(jié)合過(guò)程的主要作用力為疏水和氫鍵作用。普通金屬離子的存在促進(jìn)了兩種藥物分子與HSA的結(jié)合，因此可以通過(guò)加入不同的金屬離子來(lái)增強(qiáng)藥物在體內(nèi)的藥效。
　　3.模擬生理?xiàng)l件下，運(yùn)用光譜、粘度、ITC及分子模擬方法系統(tǒng)研究了不同取代基修飾的一系列二氫嘧啶-2-酮的衍生物5-乙氧羰

6、基-6-甲基-4-苯基-3，4-二氫嘧啶-2-酮(a)、5-乙氧羰基-6-甲基-4-(4-二甲胺苯基)-3，4-二氫嘧啶-2-酮(1))、5-乙氧羰基-6-甲基-4-(4-硝基苯基)-3，4-二氫嘧啶-2-酮(c)、5-乙氧羰基-6-甲基-4-(4-甲氧苯基)-3，4-二氫嘧啶-2-酮(d)和5-乙氧羰基-6-甲基-4-(4-氯苯基)-3，4-二氫嘧啶-2-酮(d)與小牛胸腺DNA(ctDNA)的特異性結(jié)合性質(zhì)，包括結(jié)合作用力、結(jié)合作用

7、的熱力學(xué)以及特異性結(jié)合方式。研究結(jié)果表明苯環(huán)上的不同取代基修飾對(duì)化合物與ctDNA的結(jié)合強(qiáng)度和結(jié)合方式等都有較大的影響。供電子基取代的化合物與ctDNA的結(jié)合更強(qiáng)一些，結(jié)合方式主要為嵌插結(jié)合，而吸電子基取代的化合物與ctDNA的結(jié)合相對(duì)較弱，結(jié)合方式為部分嵌插的混合結(jié)合方式。另外通過(guò)系列化合物與富含A-T和富含G-C的DNA的光譜滴定實(shí)驗(yàn)以及分子模擬研究，證實(shí)了供電子基取代的化合物與ctDNA結(jié)合的序列選擇性為G-C堿基，而吸電子基取代

8、的化合物與ctDNA的結(jié)合沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的G-C序列選擇性。
　　4.為了進(jìn)一步研究二氫嘧啶-2-酮衍生物的結(jié)構(gòu)活性關(guān)系，運(yùn)用MTT方法進(jìn)行了不同取代基修飾的一系列化合物對(duì)人肝癌細(xì)胞和大鼠神經(jīng)瘤細(xì)胞的抗癌活性試驗(yàn)。結(jié)果表明具有供電子基取代的化合物能夠有效地抑制兩種癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗癌活性，而吸電子基取代對(duì)該類(lèi)衍生物的生物活性影響較小。因此可以通過(guò)改變苯環(huán)取代基的方法對(duì)二氫嘧啶-2-酮類(lèi)藥物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，以提高其活性，增強(qiáng)