细胞凋亡是由基因控制的细胞自主性死亡过程，可以维持机体自身稳定及正常生理功能，因此具有重大的生物学意义。细胞凋亡在肿瘤的发生、发展和治疗中都发挥着重要作用，研究表明，多种化疗药物可以通过诱导肿瘤细胞凋亡而产生抗癌效果。另外，随着对DNA结构和功能研究的不断深入，人们已经认识到体内的DNA可以存在多种不同的二级结构形式，如双螺旋和G-四链体等，这些不同结构的DNA之间的相互转化可以影响细胞的各种生理事件。因此以DNA为靶点的小分子配体研究，尤其是配体分子与DNA结构的相互作用机制研究，在抗癌药物的研究中受到了广泛的关注和重视。综合考虑以上两方面因素，研究以不同形式DNA为靶点的小分子化合物的诱导细胞凋亡作用，可以为抗肿瘤药物开发提供新的理论依据和研究思路。　　 以双螺旋DNA和G-四链体DNA为靶点，本实验室分别设计并合成了大黄素衍生物和吲哚并喹啉衍生物，且证明这两类衍生物能选择性的与双螺旋DNA或G-四链体DNA识别和作用，并显示出良好的抑制肿瘤细胞生长增殖的能力。本论文是在上述研究基础上，更深入的论证这两类衍生物诱导肿瘤细胞凋亡的能力、构效关系及作用机制。本论文的主要内容包括：　　 1.细胞凋亡概述。文中介绍了细胞凋亡的形态学和生化特征，细胞凋亡的信号传导途径，Bcl-2蛋白家族和caspase蛋白酶家族对细胞凋亡的调控过程，细胞凋亡在肿瘤的发生、发展和治疗中的作用及相关的研究和检测方法等。　　 2.以DNA为靶点的小分子配体诱导细胞凋亡的研究进展。概述了DNA结构多态性的形式，即双螺旋DNA、三螺旋DNA和G-四链体DNA三种不同结构形式DNA的特点，并分别讨论以双螺旋DNA和G-四链体DNA为靶点的小分子配体诱导细胞凋亡作用。其中，重点介绍了G-四链体DNA的结构和生物学功能(包括抗凋亡基因bcl-2启动子区域的G-四链体)，及小分子配体与G-四链体相互作用的研究方法。　　 3.以双螺旋DNA为靶点的大黄素衍生物诱导细胞凋亡作用研究。以本实验室合成的七种具有不同侧链结构的蒽吡唑类大黄素衍生物为研究对象，进行了MTT细胞毒性实验、Hoechst染色、DNA ladder检测、caspase-3活性检测和PARP降解检测等实验，证明了此类衍生物具有诱导人肝癌细胞HepG2产生凋亡的能力，并发现细胞凋亡具有caspase酶依赖性。进一步比较衍生物诱导细胞凋亡的构效关系及其与双螺旋DNA的结合能力和模式，提出了此类衍生物主要通过与双螺旋DNA相互作用诱发肿瘤细胞凋亡的机制。　　 4.以G-四链体DNA为靶点的吲哚并喹啉衍生物诱导细胞凋亡作用研究。构建了含有bcl-2启动子富G序列的荧光素酶报告基因质粒，并对其中的鸟嘌呤序列进行定点突变，首次证明了在人自血病细胞HL-60中bcl-2启动子区域G-四链体结构的存在对基因转录具有显著抑制作用。同时，以本实验室合成的不同母环及不同侧链结构的三种吲哚并喹啉衍生物为研究对象，应用EMSA、CD光谱、SPR、FRET及PCR中止等多种体外实验方法，证明了衍生物具有良好的结合和稳定抗凋亡基因bcl-2启动子区域G-四链体DNA的能力。且通过诱导和稳定bcl-2启动子DNA形成G-四链体结构，吲哚并喹啉衍生物可以进一步抑制bcl-2基因启动子的活性。最后，利用RT-PCR，荧光定量PCR、western blot和流式细胞仪等细胞实验，证明了衍生物抑制bcl-2基因转录和翻译的作用及诱导HL-60细胞产生凋亡的能力。总结衍生物与bel-2基因G-四链体的作用、抑制基因转录翻译及诱导细胞凋亡能力之间的构效关系可知，侧链末端为叔胺基衍生物的作用强于侧链末端为羟基衍生物，母核上5-N位甲基化衍生物的作用强于母核上5-N位非甲基化衍生物。