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核酸是抗癌药物的重要靶点之一,其中人体端粒G-四链体DNA二级结构由于能够有效抑制端粒酶的活性从而抑制肿瘤细胞的生长而受到人们的广泛关注。新型金属有机配合物由于结构灵活,自身携带正电荷易与DNA磷酸骨架相互作用等特点被应用于潜在的抗癌药物研究中。本文旨在寻找能高效稳定G-四链体DNA二级结构的新型金属有机笼,并探究其与G-四链体DNA作用的各种影响因素及作用机制,主要从以下三个方面展开工作:1.柔性四面体金属有机笼对G-四链体DNA的结合性能和抗癌作用。设计合成了多种新型柔性四面体Ni(II)的金属有机笼对映体(R-1/S-1,R-2/S-2,R-3/S-3,R-4/S-4),X-射线单晶衍射确认四面体笼状结构的合成且伴有高度立体化学纯度(ΔΔΔΔ或ΛΛΛΛ)。通过紫外光谱滴定实验(UV-vis)、圆二色光谱(CD)、FRET熔点实验等方法,对金属有机笼与G4-DNA作用强度和作用模式进行系统地研究,并通过细胞毒性实验进一步研究金属有机笼的抗癌性质。结果表明,金属有机笼对G4-DNA表现出较强的结合能力(Kb=1.13×105-5.66×105 M-1),对反平行型G4-DNA有较强的稳定作用(?Tm=19.2-25.1°C),并且它们的对映体ΛΛΛΛ和ΔΔΔΔ对G-四链体DNA有一定的对映选择性作用;金属有机笼与G4-DNA的作用模式为外部堆积作用,其中含萘环结构的金属有机笼R-3/S-3对G4-DNA的稳定作用最强;细胞毒性实验表明金属有机笼对不同癌细胞有不同程度的抑制作用,其中R-3/S-3和R-4/S-4是最有潜力的抗癌药物。2.刚性四面体金属有机笼与G-四链体DNA的相互作用及构效关系。合成了一系列具有不同金属中心、配体及电荷的刚性四面体金属有机笼1-7,通过红外、~1H NMR、质谱、元素分析等测试手段对其进行详细表征,X-射线单晶衍射证实了刚性四面体金属有机笼1和4的确切结构。与G4-DNA作用的一系列实验表明,带8个正电荷的四面体Ni(II)金属有机笼1-2和7对G4-DNA显示出较强的结合能力(Kb=2.29×106-4.35×106 M-1)和稳定性作用(?Tm=39.1-41.7°C),较柔性四面体金属有机笼有很大的提高,Fe(II)的金属有机笼3-4与G4-DNA的作用相对较弱(?Tm=18.33-24.80°C),带4个负电荷的金属有机笼5-6几乎未与G4-DNA发生作用(?Tm<1°C)。说明金属有机笼的刚柔性、金属中心及总电荷等在与G4-DNA作用时起着非常重要的作用。3.研究刚性立方体卟啉金属有机笼与G-四链体DNA的相互作用。合成了两种具有独特大π共轭体系并带有16个正电荷的刚性立方体卟啉金属有机笼8和9,对其进行一系列谱学表征。与G4-DNA作用的实验表明两种金属有机笼不但可与G-四链体DNA发生很强程度的结合(Kb=3.89×106-5.02×106 M-1),而且对反平行构型的四链体DNA表现出显著提高的稳定性作用(?Tm=32.46-41.68°C,0.50μM)。其中,基于卟啉胺(TAPP)并吡啶配体的金属卟啉立方体笼8与G-四链体DNA的相互作用强于基于金属卟啉胺(Zn-TAPP)并吡啶配体的立方体笼9。