靶向定点水解核酸的配合物合成、作用机制及其结构和功能的相关性

The study on the interaction between low molecular complex and nucleic acid is one of the important fields in bioinorganic chemistry due to the potential use in molecular biology. Some research results have been published, but successful examples are rare because of lacking special DNA sequence cleavage, lower catalytic rate and reaction mechanism unclarified. The challenge is how to obtain a new metal nuclease which can recognize DNA selectively similar to the nature nuclease. According to DNA special structure, this project is concentrated on the design and synthesis of metal nuclease with hydrophobic pharmacophore as recognition group of DNA sequence and water soluble transition metal complex of TACN and /or BPA polypyridyl as DNA hydrolytic cleavage group. We hope that this kid of assembly of recognition group and cleavage group can get DNA special sequence scissors. The objective of this project also explores the action process of DNA and metal complex, interaction mechanism and the structure–effect relationship.

小分子化合物与核酸作用的研究在分子生物学研究领域具有重要的科学意义，引起了国内外科学家的广泛关注。这一领域的研究也已取得了一定成果，但是，由于其核酸序列的特异识别普遍较差，催化率低，作用机理及识别密码尚未阐明，从而影响了其应用。.本课题立足"核酸定点切割试剂"这一国际研究热点，拟从核酸的特殊结构出发，将疏水性药效基团和水溶性TACN(1,4,7-triazacyclononane)/BPA(N,N-bis(2-pyridylmethyl)amine)的金属配合物进行分子对接，应用分子生物学方法研究配合物与核酸的识别选择性与特异性、切割产物与位点、作用机制以及构效关系；以期获得具有定位识别与水解切割活性的功能配合物。

小分子化合物与核酸作用的研究在分子生物学研究领域具有重要的科学意义。本课题立足"核酸定点水解切割试剂"这一国际研究热点，从核酸的特殊结构出发，尝试了将疏水性药效基团和水溶性tacn(1,4,7-triazacyclononane)/BPA(N,N-bis(2-pyridylmethyl)amine)的金属配合物进行分子对接。由于合成技术路线长、产率低、溶剂选择困难、溶解性差等因素影响，设计的大部分有机配体模型在合成过程中失败了。仅完成了6个以 tacn 大环为切割端的有机配体和12个新型功能配合物的成功合成和结构表征工作；应用分子生物学方法研究了配体和配合物与核酸的识别选择性与特异性、切割产物与位点、作用机制以及构效关系。发现12个新型配合物、3个tacn配体能够与 CT-DNA发生识别和结合，但特异性和选择性不好。发现了8个新型配合物能够水解切割核酸，其中1个功能配合物的作用位点是核酸的小沟槽，2个功能配合物的作用位点是核酸的大沟槽，但未获得预期的具有专一性识别能力的、定点水解裂解的“人工剪刀”。. 后期研究内容进行了一些调整：1) 对首次设计合成的6个tacn和12个新型金属配合物进行了针对一系列肿瘤细胞系和正常细胞系的细胞毒性以及细胞凋亡机制机理分析。发现4-苄氧基-苄基-1,4,7-三氮杂环壬烷的2个新型铜配合物对HepG-2和HeLa细胞表现出很好的抗增殖活性，是潜在的抗癌药物。2) 对6个tacn大环配体和5个新型锌配合物研究了其化学、生物传感性质。发现N-5-乙酰基-2-羟基苯甲酰胺-1,4,7-三氮环壬烷及其锌配合物是可视性的离子传感器。3) 尝试合成新型配位聚合物，发现5个二维结构的高发光聚合物是蛋白或离子的荧光传感器。4) 探索核壳结构纳米粒的上转换荧光增强效应，发现了几个全可见光区响应或令人满意的上转换荧光发射的样品。