双核化学核酸酶的设计及其与DNA和癌细胞的相互作用研究

近年来，化学核酸酶的研究是化学生物学中最为活跃的前沿领域之一。在已知众多化学核酸酶当中，双核配合物比单核配合物在断裂核酸方面具有较好的效果，尤其是在水解切割方面更是如此。本项目以合成双核化学核酸酶为出发点，设计合成几类新颖的双核配合物，研究其与DNA的相互作用，探讨配合物的结构?活性?机理相关的因素，为化学核酸酶的研究提供有价值的信息，有望得到具有高活性的化学核酸酶。此外，过去对化学核酸酶的研究多是基于分子水平，本项目将化学核酸酶的作用底物从DNA分子扩展到体外癌细胞上，通过多种细胞生物学的方法研究双核配合物导致癌细胞凋亡的过程和机制，力争得到具有良好抗癌活性的化合物，从而为开发低毒、高效的新型配合物型抗癌药物提供信息。

针对传统化学核酸酶切割效率低下、特异性差等问题，本项目研究围绕高效双核化学核酸酶的设计、合成和生物学研究而展开，合成多系列配体和及其双核化合物，对其结构和光谱特性进行了详细的表征；作为对比,系列相应的单核配合物也已合成成功并通过表征。采用电子吸收光谱法、荧光光谱法、圆二色谱法、电化学方法、粘度法和琼脂糖凝胶电泳等方法，本项目从分子水平上探讨化合物与核酸或蛋白等生物大分子之间的作用规律，系统研究了化合物对核酸的切割机理及构效关系。在化学核酸酶活性研究基础之上，采用细胞生物学的实验方法和测试手段，从细胞层次探讨部分化合物的抗肿瘤活性，借助于细胞毒理实验、细胞形态学观察、单细胞凝胶电泳、流式细胞术等手段研究其诱导细胞凋亡的过程和机理，并评价其抗癌活性，从而筛选出数例具有良好应用前景的抗癌药物。如项目组合成了系列大间隔基、烷基和若干小分子桥联的双核体系，从分子和细胞水平评价了其生物活性，总结化合物与核酸或癌细胞之间的作用机制；合成多系列具有光切割活性的化学核酸酶体系，评价其抗癌活性；研究了部分配合物的磁性和结构的关系,意外合成几例稀土基单分子磁体。截至目前，项目组成员发表相关学术论文19篇，其中影响因子大于3的十篇，申请专利2篇，达到了预期目标。