复制压依赖DNA损伤修复机制介导G-四链体DNA靶向芳烃钌化合物的抑瘤机制研究

Although a number of reports have indicated that ruthenium complexes exhibit obvious inhibitory activity against the growth of tumor, the underlying mechanism of these complexes is still unclear. For years, we focused on the development of anticancer drugs base on arene ruthenium complexes, and some achievement have been obtained. However, it’s still be the core question how to decrease the toxicity and prevent the drug-tolerance of these complexes. In our pervious studies, we discovered that arene ruthenium complexes RAWQ11 can induce and stabilize the G-quadurplex conformation in oncogene, and FANCI/FANCJ protein complex can recognize and resolve this structure to ensure the replication of DNA. Alternately, the repair of DNA damage by replication stress-dependence will be activated, and thus resulted the senility and apoptosis of cells . This is a remarkable break in understanding the anti-cancer mechanism of these ruthenium complexes. In this project, we will further elucidate the mechanism of FANCI/FANCJ complex resolve the G-quadruplex conformation, confirm wether homologous recombination repair(HR) and non-homologous end-joining repair(NHEJ) takes part in the replication stress dependence repair DNA damage induced by arene ruthenium complexes, and clarify the most profit condition to utilize the arene ruthenium complexes as potential anticancer agent. This project will unclear the molecule mechanism of ruthenium complexes for the first time, construct the base to rational utilization of ruthenium complexes in clinic, and provide the theory guidance for decrease toxicity and prevent drug-tolerance.

大量研究表明，钌制剂具有显著的抗癌作用，但机制仍不清楚。 申请人长期从事芳烃钌抗癌制剂的研制工作，取得了一批成果。但如何降低毒性防止耐药产生仍是该领域的关键问题，必须深入研究钌制剂的作用机制。前期工作发现芳烃钌RAWQ11能够诱导并稳定基因组G四链体的形成，而FANCI/FANCJ蛋白复合体能够识别并解构这种结构，保证DNA复制顺利进行，否则将激活复制压依赖的DNA损伤修复机制，进一步导致细胞衰老与凋亡，这一工作是钌制剂抗癌研究的重要突破。本项目拟进一步明确FANCI/FANCJ复合体解构G四链体的机制，并确定同源/非同源重组修复系统是否参与芳烃钌诱导的复制压损伤的后期修复。据此，还将探讨芳烃钌抑瘤应用的最佳条件。本项目的完成是首次系统研究钌制剂的抑瘤作用的分子机制，为钌制剂在临床的合理应用，进一步降低毒性，防止耐药性提供理论依据。

乳腺癌是严重威胁女性健康的重大疾病之一，虽然可以综合应用手术、化疗和靶向治疗等手段提高患者的生存期，但是肿瘤的转移仍然是临床治疗的难点；我们课题组在前期研究中已经证实芳烃钌化合物RAWQ11具有显著抗肿瘤侵袭和转移作用，本项目研究在此基础上进一步设计合成一系列的芳烃钌化合物，并应用生物素对钌配合物进行修饰；进而系统研究阐明复制压依赖的DNA损伤修复机制在芳烃钌抗肿瘤作用中的关键调控作用。项目研究合成、表征了48个芳烃钌化合物，得到6个化合物的单晶，得到4个新型的生物素修饰钌配合物；采用MTT方法筛选出2个具有显著抗肿瘤作用的芳烃钌化合物RAP07和RAP09作为候选化合物；应用划痕实验、明胶侵袭实验以及流式细胞分析、WB和免疫荧光实验证实候选化合物对能够诱导细胞S-期阻滞抑制乳腺癌细胞的侵袭和转移；作用机制的研究证实芳烃钌化合物能够结合并稳定G4 DNA，调控FancJ的表达，进而抑制FancJ解构G4的功能，诱导DNA损伤，在这一过程中，复制压依赖的DNA损伤修复机制，特别是同源重组修复发挥关键的调控作用，项目研究为以G4为靶点的小分子药物研究奠定了坚实基础，并为临床上转移性乳腺癌的治疗提供了新的思路和新的解决方案。以上数据经整理后，以第一作者或通讯作者发表SCI期刊收录论文12篇，申请中国专利2件，美国专利1件，欧洲专利1件，会议邀请报告1次，发表会议论文7篇，培养硕士研究生6人，培养研究生获得广东省优秀硕士论文1人次，国家奖学金2人次。