蒽醌类抗癌药物是目前广泛应用的一类高效化疗药物,临床上主要应用于genetic enhancer elements血液系统恶性肿瘤以及淋巴瘤、卵巢癌等实体瘤的治疗。已有的研究表明,蒽醌类抗癌药物中的由平面三环芳香蒽系统组成的刚性环结构可以嵌入DNA碱基对中,并具备与拓扑异构酶II(Topo II)中活性位点的结合能力,从而干扰DNA的正常复制转录,催化DNA双链断裂(DSB),达到杀灭肿瘤细胞的目的。然而在目前的临床应用中,传统蒽醌类药物的耐药性及心脏毒副作用问题大大限制了其应用前景,因此新型蒽醌类抗癌药物的设计与开发十分必要。在本项工作中,我们设计、筛选并合成了两种具有DNA嵌入和甲基化双重作用的两种新型咪唑四嗪-蒽醌衍生物C-1和C-9,并使用电化学、分子对接、电泳和光谱学方法研究了其作用机制。我们首先将可以对DNA产生烷基化损伤的咪唑四嗪结构引入蒽醌母核,设计了一系列的双功能抗肿瘤候选化合物,以达到在嵌入DNA催化DNA双链断裂的同时引入烷基化损伤的目的。随后利用MOE软件,以结合能作为评价标准,通过分子对接模拟候选化合物与DNA和Topo II的相互作用筛选出两种对DNA和Topo II具有高亲和性的小分子化合物C-1和C-9。然后合理设计了合成路线并成功合成了两种小分子化合物。通过循环伏安法(CV)、方波伏安法(SWV)、和差分脉冲伏安法(DPV)对其氧化还原机制进行了研究,发现selleck SAG二者在电极表面的还原过程均为扩散控制过程,且二者在电极表面的氧化还原过程类似,都涉及蒽醌环上可逆的氧化还原过程以及咪唑四嗪环上的不可逆的氧化过程和还原过程。然后通过分子对接建立了两种小分子化合物与DNA和Topo II的三维作用模型,发现两种化Epigenetics抑制剂合物不仅可以嵌入DNA碱基对中与DNA相结合,还能依靠与Topo II的氨基酸残基产生的氢键同Topo II产生相互作用。利用差分脉冲伏安法(DPV)在DNA溶液中对两种小分子化合物与DNA的相互作用进行了测试,发现二者可以嵌入到DNA链中并对DNA产生氧化损伤。利用DNA电化学生物传感器研究了两种小分子化合物同DNA的相互作用,其结果与DNA溶液中的相关测试基本一致。使用紫外-可见吸收滴定实验和荧光发射滴定实验对C-1和C-9与DNA的相互作用进行了进一步验证,证明二者与DNA的作用方式都为嵌入且是自发过程,结合常数分别为9.31×10~5 M~(-1)和12.74×10~5 M~(-1)。琼脂糖凝胶电泳研究结果显示,两种小分子化合物可以在微摩尔水平对DNA产生解旋与切割损伤。体外抗肿瘤活性实验结果表明,C-1和C-9对于人非小细胞肺癌细胞系(A549)和小鼠胶质母细胞瘤细胞系(GL261)具有较强的抗增殖作用。对于A549细胞系,两种化合物的IC_(50)值分别为6.31μM(C-1)和9.71μM(C-9)。对于GL261细胞系,两种化合物的IC_(50)值分别为7.40μM(C-1)和10.86μM(C-9)。该研究为新型蒽醌类抗癌药物的分子设计与开发提供了新的思路,也为先导化合物的前期研究提供了模板。