（有机化学专业论文）新型蒽醌磷杂环类topoⅡ抑制剂的设计、合成和生物活性研究.pdf

ab g t r 习 c t ab s t r a c t topoi so merase nisane 化 cy m e th atc a ta l y z e s c h 皿g e s inthe to polo gyofd n a via am e c h 田 吐 sm invol 仙gt h e tr 田 招 i e n t d o u b l e 一 s t 介 叮 db re 巍ng and州。 而n gof p h o s p h o di e s t e r bon d s ind n a . t 五 i s e 守 m e pl ays 卿 改 a l k e yro le s inthe d n a m e ta bolism出 l dc 知 ro m oso r n es tt 七 c t u r e ， 明ditisth e prim 田 )c yt o t o x i c target for a num b e r of p o t e n t an t l c anc er d ru g s ， incl u d in gthe ant hr a c yc lines ， 朗 d dines ， 助d epip o d o p h y l l otox ins. 劫t hr a c y c l ines are c o n si d e r e d tobesom e o f t h e m o ste ffec t 1 v e 即t l c anc erd ru g s fo r can cer th er a p y . s t ru c t 切 re 一 b ased t hree d l r o e n s in 蒯q 叨 t i tativ e s t ruc to r e 一 浏iv ity ana l y se s (3 d 一 q s a r ) w e r e c a rr 1 e do uto nt h e al i gne ds t r u c tu r e s o f 3 9nove 1 n a p h t b o q u 1 n o n e e s t e r su s 1 n gc o m p ar a t 1 ve mo l e c ul ar fi el dana 1 y s i s( c o mf a ) 助a l y s e s ino r d e r to d e t e n 力 i n e the s t r u c 。 刀 月 l fe a tu r e s re spo n s i b l e fo r t h e irre p 。 找 e d 州iv ity. b asedo n t he re s ul tsof 3 d 一 q s a 民 as e r l e sof ant hr a q u in o ne一 p hosphorus h et e roc y c l es t hal 毗 朋a l o g u e s o f c y c li c anuno lp hosphi n l c 耐dsweredes i g n e d ， 即d 5 4 nov e l c o m p o und s 加v eb eens y l l t b e s i zedby ma n n l c h . t y p e r e a c t i 呱 then e 、 v p . h e t e r o c y c u cq u 川 o n e com p o und s h a v e beeneva 1uat e d for ant i t u m o r a c t i v i ty0 n fo u r h 切 m an。 ” 刀 o r c el l l ines， 题d fo urofth e mpos se s s e d s l 脚fi c ant c yt o t o x l c ity( i c s 。 : 0 .0 1 9 一 7 .64刀 m ) 叨 m p al a b le toth ato f th e re fe re nce d rug d o x o rub i c inc o m p o u n d 4 ， 1 1 ，1 2 and1 3 ai s o h a v e b e ell te s t e d onm u l t i d ru g re si s o m c e ce ll k56 2 几 吐 d r . t h e re s u l t s s h o w edth atthe a c t i v i tyo f c o m p o und 4 、 v a s bett ert h ant h ato f dox o rub i c in . 3 d 一 q s a ral soh asb e en d o n e too b t a i n the s t ru c tu ra l fe al 泊 r e s re s p o n s ib lefor 山 e ir留 t l v i ty o fthase 胡th 在 叼 u i n o n e 曰 p h o s p h o ru scom pound s ，阴d2 8r ede s i gn 叨m p 。 朋d s b ave be皿s y d th e s i z e d . m an y c a n c e r d ru g s 叭 勿bl o c k i n g one ormores ta g e s ofthe ce u c y c 1 e . ino r d er tob e 钊 毛 r u n d e r s 切 叮 dt h ed e 丘 龙 l s fou n d运c a n c erceu s andthe me c h ani s 刃 q s o f a c l i o no f t h o sep r e p ared co m p 0 u n d s ， we e x 印 旧 i n e d the e ffecto f c o m p o u n d 4 once n cy cl e. f ors tu d yi ng the m o d e o f 朗t l o no f anl hr a q u l n o n e 一 p h o sphorus h e t e r o c ycl es， we h ave d o n e a p r e 1 i m 1 na ryte stfo r d n atd p of s omerase ( t o p 0 l and t o p 0 h)i 刘 比 b i t o 叮 n ab s 加鱿t 叭i v i tyofth e mosta c t i v e com pound 4 byth e el e c trop h o r e si s m e th o d. to 二 fl ect tbe b in d in gs ta teof antbiaqu in o n e . p hos p h o rus h et e r o c y c l es and 。 双 了 m e心印t o r m o r ee x a c t l y ， 出 efl e x i b l lity of th eac 石 v es l t ewast a k en in t o c 。 。 l d e r at l 呱 ad o c ki n g m et b o din v o i v in gfle 火 xw a s us ed. t 苗 s m o del p m v l des a n 戒 i o nal b asis for 血rthe r des ign and s y n t h e s isofn o v e 1 pot ent an石 。 ” n o r 山 甩 9 5 . 玩 肠sdis se rt at i o 氏b as ed on th eai dof com p u 比 r 山 m gdeai gn s y st e 叭 we 即刘 由 e s i z e d84 antbraqu i o n e . p h o s p 0 n 招 h e t 。 ” c y c le scom pound sas t 址 恤g et 叨m pounds e v al uatin gthe an t l 一 c a n a 汀朗 t i v lt l esof翻senovel c o 立 耳 幻 u n d s . t b e re s ul tss b o w ed u l a t anl 肠q u l o n e . p h o s porus b et e ro c y c l e sare pot e ni i a 1 ant 1 一 c anc er 】 e a d i n g c o m p o 如d s . k 叮 w o rds: or， t o p o i s omerase anth ra q u i n o 朋p h o 即 h o rus do ck 甫 开 大 学 学 位 论 文 电子 版 授 权 它 忆 用 韦 卜 宝 沁 ( 请将此协议书装订于论文首页) 论 文 雄葱 皿 卿1卿痢 封，颇妙解闻黝 系本人在 南开大学工作和学习期间创作完成的作品， 并已 通过论文答辩。 本人系 本作品的 唯 一作者 ( 第一作者) ，即 著作权人。 现本人同意将本作品收 录于 “ 南开大学博硕士学位论文全文数据库”. 本人承诺:已 提交的学位论文电 子 版与印刷版论文的内 容一致，如因不同 而引 起学术声誉上的损失由 本人自 负. 本人 完 全了 解 南开 大学图书 馆羡 于 保 存、 使 用学 位论文的 管 理办法。 同 意 南开大学图书馆在下述范围内免费使用本人作品的电 子版: 本作品 呈交当年， 在校园网上提供论文目 录检索、 文摘浏览以 及论文全文部分 浏览服务( 论文前1 6 页). 公开级学位论文全文电 子版于提交1 年后， 在校园网上允 许读者浏览并下载全文。 注: 本协议书对于“ 非公开学位论文” 在保密期限 过后同 样适用. 院系所名称 作者签名: 化 厚 李 障 多扔 学号: 日期: 刀 斗 多 峪 夕 叫年丁 月 笋 日 南 井大学非公开学 泛 论 文 征明 学 号 :0 松 压 论 文 题 目 :渐 望 葱 西 姓 名 : 2 笼 岌 伸” 抑 荆 的 斟碱牲物 珍 愉铭 不宜公开原因 ( 请在口中选择): 酬 1 、 申 请 专 利 或 技 术 转 让 ， 密 级 : 内 部 口 2 、保密科研项目 或课题. 密级: 秘密或机密 口 3 、其它 ( 请说明) 保密期限: 内 部年 ( 请填写保密年限，3 年) 秘密年 ( 请填写保密年限， 5 年) 机密1 口年 ( 请填写保密年限， 10年) 绝密年 ( 请填写保密年限，2 0 年) 注意: 1 、 非公开论文电 子版全文亦需要在网上提交。 呈交当年， 在校园网 上提供论 文目 录检索、 文摘浏览以 及论文全文部分浏览服务 ( 论文前16页) 。 保密 期限过后，允许校园网上的读者浏览并下载全文. 2 、请在印刷本封面右上角注明具体密级和保密期限。 导师签字: 单位负责人签字 单位盖章: 日期: 2夕 办 南开大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解南开大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本;学校有权保存学位论文的印刷本和电 子版，并采用影印、缩印、 扫描、 数字化或其它手段保存论文; 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另一类以 独特的 方式 妨碍t o p oll 的 催 化功能 ， 通过捕获topo ll 介导的dna 断裂复合物， 使d na双链断裂累积而触发细胞死亡， 称为 t 叩。11 致毒剂( topo l l poi son)。这种划分方式并不是 绝对的。 例如， 通 过对 a 一 l apach one和介l apach one抗癌机制的 研究发现， 这两个化合物在无细 胞体系中能 够抑制t 叩。n 的催化活性而不能捕获t opon 一 dna断裂复合物， 但 与肿瘤细胞共孵育lh后， 能够使topo n与dna 不能解离而造成大片断dna 断裂 3 。另外， 也有根据药物与d na 作用方式分为嵌入型和非嵌入型的。近年来， 对 以 t o p on 为 靶点的抗癌药物及其作用方式的研究取得了 很大的进展， 本章将对 这些药物的作用机理以及研究现状作一综述。 1 . 1 . z topo日的生理学特点 真核生物的 t 叩。n 为同源二聚体， 也可称为回旋酶。 其前体相对分子质量 约为( 1 6 0 1 80) x l 护 。 在与 旋转酶( 原核生 物的 t opon ) 进 行氨基酸序列比 较 的基础上， 每一个 t 叩。n 单体可划分为3 个不同的区域。 n 末端包括前6 00个 与d n a 旋转酶的b 亚基同源的氨基酸残基， 其中含有与atp 结合的同源序列。中 部的功能域延 伸至前1 2 00个氨基酸残基， 与旋转酶的a 亚基同 源， 其中的8 04位 酪氨酸残基在催化反应中与dna形成共价键。 c 末端序列因不同生物而异， 在旋 转酶中并没有相对应的同源区域， 这一可变区域富含带电子的氨基酸残基并且 有核酸定位的序列以及体内的磷酸化位点。其它低等真核生物如酵母和果蝇只 有1 种t 叩。n同型。 脊椎动物存在有2 种紧密相连的同 型， 分别是q 和日 同型。 t o p ol l a 和 t o p ollp 具有高度的同源性( 约 7 0%) ， 分别由 位于 1 7 q 2 1 2 2和 3p24的基因 编码; 前 体相 对 分子质量分别为灯 o x l o 3 和1 80 x l 护 。 t oponq 和 t o p on日 在酶学上没有显著差别， 对二者确切的生理功能尚有待阐明。二者在 功能上不互补， 而且 二者都为哺乳动物的发育所必需l1 。 t 叩 。np 的 浓度在细胞 第一章前言 周期中保持相对恒定， 但t 叩。n。 的浓度与细胞的增殖状态紧密相关。 t 叩。n a 的 浓度在g z 一期间 增 加了2 3 倍， 而且快速增殖细胞是 静止细胞的数倍151 。 因此， t 叩。np 可能负责d n 八 复制、转录等过程， 而t oponq 负责在d n a 复制 后期将两个相互交联的染色单体解开以及细胞分裂后期 d n a的重组。b i ersack 等161 报道哺乳动物细胞中 存在小部分以a 一 p 异二聚体存在的t 叩。n ， 这使 topo ll同型具体功能的 研究进一步复杂化。 topo n 通过在 d n a链上形成一个移过性的 双链断 裂， 使遗 传物质中负的 或 正的超螺旋解旋， 还使分子内或分子间的 d n a解结缠绕， 从而改变 d na 的拓扑结 构。 t 叩。11 的 催 化反 应可分为6 个相对独立的步骤11:酶与d na 的非共价结 合。dna双链断裂， 伴随着t o po n的两个亚基分别通过转醋反应与 d na 断裂 处的 5 端共价结合。 d n a双链从核酸主链的断裂处穿过， 完成转移。断裂 的dna 通过逆向的转酷反应重新连接。 与酶结合的a tp水解。 酶周转， 即t 叩。 n回到能重新启动催化反应的状态。在反应中， 巨大的酶结构伴随着d na双链的 移动而重新定位， topo n的整个催化反应在 atp水解的情况下才能完成。由 于 top on 在细胞 d n a代谢中的重要作用， 成为一些临床上广泛使用的抗癌药的主 要靶点即 。目 前， dna ee t o po n 抑制剂是美国ncl药物机制分析电 脑网络系统六 大抗癌药之一。通过检测药物作用后的拓扑异构酶的含量、活性及 d n a酶复合 物的变化， 可筛选出有效抗癌药。因此， t opon已成为一些临床上广泛使用的抗 癌药的主要靶点。这些抗肿瘤药按其作用方式可分为两类:t opon致毒剂和 t o p oll催化抑制剂。 1 . z t o p oll 致毒剂 t 印。n 致毒剂以一种独特的方式作用于其靶点， 与其他作用于酶的化合物 ( 包括 t 叩。u 催化抑制剂) 不同， topo n 致毒剂并不通过封阻酶的催化功能而 杀死细胞， 而是通过提高可切割复合物的稳态浓度使t opo11“ 致毒”。 t 叩。11 致毒剂的作用使酶变成生理上的毒药， 使受药细胞基因组 d 刊 a发生双链断裂， 从 而导致细胞变异或是启动一系列导致细胞死亡的事件。 目前一些在临床上广泛应用的 t 叩。11致毒剂见图 1 . 1 。依托泊昔 ( e t o p o s i d e ， vp1 6 ) 和阿霉素( 多柔比星， d o x o r ubi c i n ， 加x ) 是常用抗癌药物， 它 们是小细胞肺癌、淋巴瘤等恶性肿瘤的首选药物。喳诺酮类如 c p 2 1 1 5 9 53 是迄 第一章前言 今为止惟一报道对真核和原核生物 t 叩。n 均有作用的化合物。tas 一 1 03伙 5 1 6 0 2 0 一 2 . ， ， b i s ant r e n e 类似物。 ， ， v p 1 6 的 代谢产 物v p q ，。 了 、 mak a l u v ajni n e s ， 、 a s c i d i d 朗i n ， ， i d ar u b u 。 i n ，幻 ( 伊达l 匕 星) 和 i n t o p l i c i n e “ ， ( 茹托利辛) 等 是 近年 来发现能捕获可切割复合物的抗癌剂。 研究发现紫杉醇也有 类似t 叩。n 致毒剂 的作用， 而且作用方式独特， 在低浓度时抑制 t 叩。n 的解旋， 而在高浓度时却促 进其解旋闹。 其作 用方 式在最近也得到了 广泛 研究。 扩辛 .饭二 肠 图1 . 1 一些常见t 叩。11致毒剂的化学结构 1 2 i t o p oll 是t o p oll 致毒剂细胞毒的靶点 研究表明， t opon 是 topo n 致毒剂细胞毒作用的靶点。首先， 细胞对以 topo n 为靶点药物的敏感度是其 t 叩。n 生理水平或活性的反映叫。如果细胞 内t o p on 水平下降， 则表现出对t 叩on 致毒剂的耐受二 反之， t 叩。n 水平较高 的细胞对这类药物高度敏感。 其次， 如果t 叩on 的突变体在体外表现出 对t 叩。 h 致毒剂的 抗性， 含有这种突变体的细胞对 t 叩。n 致毒剂也不敏感洲。 n i t i s s 等 181 建立的一系列酵母模型可以 作为很好的 工具 来研究 细胞对以 丁 opon 为靶 点的化合物的敏感性或耐受性。通过在这些酵母株的 t o po n 上引入点突变， 从 第一章前言 而使细胞表现出 对t opon 抑制剂高度敏感或者耐受。 应用这一系统己 经证实了 t o p on 的确是 t 叩。n 致毒剂的细胞内作用靶点。 在哺乳动物细胞中， t 叩。n a和p 与抗癌药物作用的关系及其重要性尚有待确证， 目前的研究结果提示， q 同型是 t opon 致毒剂的主要靶点: 在体外实验中， q 同型比p同型对活性化 合物更为敏感。 t o p 。nq 在快速增殖的细胞中大幅度提高， t oponp 则不随 细胞生长状态而发生明显变化。 在替尼泊昔( t eni pos 记e ， 翎2 6 ) 作用下， topo llq 优先与新合成的dna 结合。 另一方面， 也有研究显示， 几种组织培养系对topo n 致毒剂的敏 感性与细胞内t oponp 的 浓度相关l.1。 因 此， 在抗癌药物是否只 以t o p o11某一同型为靶点的问 题上还存在一些争议。 22 topo n 一 dna 一 药物三聚复合物形成的途径 d n a 断裂以 及随后的 细胞死亡的必要条件首先要形 成t o 即 1 12药物z d n a 复合物。 这一 三聚复合物的 形成 有以 下3 条可能 途径izj 。 药物首先与d n a相 互作用而成为 三聚复合 物的 一部分。 药物特异地与t o 加 n . d n a二聚复 合物 结合， 而与t o p oll 或d n a单独作用甚微。 药物通过与酶结合而进入三聚复合 物。 起初，人们认为 最为可能的是前2 条途径。 对途径的支持是由于大多以t o 即 n为靶点的抗癌剂能与d n a结合， 而且有些药物以极高的亲和力嵌入d n a 。 对 途径的支持源于对喳诺酮与 d n a旋转酶以及喜树碱(c 翻p t o t b e c in.c p 乃与真 核t o 因 1 结合的研究。在这2 种情况下， 药物单独与酶或d n a的亲和力极小， 而 几乎无一 例外地与 酶 一 dna 复 合 物相互作 用。 最近关 于 玫瑰 树碱 (ell i p t ic in e ) 120 和 依托 泊 昔 汉p 1 6 )lz 1 与t o po n 作 用的 研究 则 表明 ，许多 抗 癌 药 物主 要 通过 途 径 ， 即直接与肠卯 n 相互 作用。 虽 然以t opoh 为靶点的 化合物几乎都能与d n a 结合， 但这是大多数药物的 共同 特征， 因此认为该类药物并不参与可切割复合物 的形成。 研究发现，vp16与t o 加 n 预孵育后所产生的d n a断裂远远大于与 d n a预孵育后 产生的 量 1221。 因 此 ， 基于对玫 瑰树碱和v p16 的 研究 证实这一 非 共 价结合的三聚复合物主要通过药物与酶相互作用而形成的。 然而， 途径是否代 表了三聚复合物形成断裂的普遍途径尚有待于进一步研究。由于这一过程是通 过药物与topo n 相互作用 ， 提示 三聚复合物形成的 位点 主要由 酶对这些位点的 特异性决定。 一旦三聚复合物形成， 此复合物从非共价结合到共价结合的过渡主 要由 药物改变d n a序列结构的能力决定。 因此， 药物诱导的 在某一特异t o 训 n 第一章前言 切割位点的 d n a断裂程度由在此位点上三聚复合物的浓度以及药物对于 d n a 断裂再连接平衡的影响决定。 1 . 2 . 3 topo n 致毒剂对dna 断裂再连接平衡的影响 由于topo n 与其催化循环中产生的断裂d n a 共价结合， 这一中间产物不会 被酶释放出来， 因此改变反应温度、增加反应体系的盐浓度或鳌合反应所必需的 二价阳离子均可使d n a断裂再连接平衡向再连接方向 移动。 解离这一平衡为我 们提供了洞悉抗癌药物作用机制的确切信息。药物似乎以1 种或 2种并不相互 排斥的方式促进 护r o 训 n 介导的d n a断裂。 一些药物如vp16 ，vm26， 安叮吮 ( ams acn ne皿一 a ms a)主要抑制t 叩on 重新连接断裂的d n a的能力; 另一些化合 物如玫瑰树 碱、 金雀异 黄素(g 如stein)、 喳诺酮 类化合物 和a z a t o x in对d n a的再 连接作用的影响甚微， 而可能主要提高d n a可切割复合物正向形成的速率。 1 ， 2 . 4 药物与t 叩。n 作用的机制 阐明 抗癌药物作用于t o p on的活性区域对于开发新的以topon 为 靶点的 药物是一个重大的突破， 但目 前还没有关于酶一 药物复合物晶 体结构的报道。 用间 接的实验方法表明， 尽管t o 加 n 致毒剂具有不同的结构及 种类， 但是各种药物似 乎作用于 t o p on 相同的 功能域。 至少就喳诺 酮类化 合物 而言， 药物与从细菌到 真核生物的 ，r o p on 作用的功能域是保守的; 而 且大多 数药 物与 rr o p on 作用的 位点相互重叠。然而， 不同的t o p on 突变体对不同药物有不同的耐药性， 这一现 象提示在这一功能域内不同的氨基酸序列可能与不同的药物结合。利用光可激 活的安叮咤为工具， 发现药物在可切割复合物内的作用位点 接近或位于 d n a断 裂的 部位23l。 在促 进dna断裂的 过程中 ， 尚 不 清楚 化 合 物、 t o po n 以 及d n a 分子间是如何相互作用的。 最近基于对t o 训 n 和 位点 特异 性d n a断 裂的 研究， 提出了一个可以涵盖所有促 d n a断裂的化合物的假说 那位点毒模型( p os iti on po is onmodel) 1241， 此 假 说 认 为 药 物 通过 使t opo ll 介导 的dna 断 裂 过 程中 产 生的 4个突出核昔酸发生扭曲而促进 d na断裂。 1 . 3 丁 o p oll 催化抑制剂 第一章前言 与 经典的 t o po n 致毒剂显著不同，t o 即 n 催化 抑制剂并不能捕获可切割 复合物， 这些 化合物的 特点 是: 通过阻 滞t 。 脚 11 的 某一 特定 功能或催化反应中的 某一步骤， 进而抑制t o 训 n 总的催化活性。 需要特别指出的是 ， t o p on 催化抑 制剂不包括蛋白 或核酸变性剂， 也不包括能改变底物 d n a拓扑结构或使反应体 系中a t r枯竭的化合物。 一些t o 卯 n 催化抑制剂的化学结构式见图 1 .2， 这类 药 物包括新生霉素 ( n o v o b l o c in ) 、美巴 龙( m 改 b 咖n e ) 、 阿 柔比 星( ac l 田 旧 b u c in) 、 舒拉明( s u rami n ) 、 福司曲 星(fostriec in)、抓喳( c 扮 哪q u in e ) 及 q u l n o be n o 价， b i sdio x o p l p e 在 比 in e s 似rfz 1 9 3 ，i c r f z 1 5 9 和i c r f z 1 5 4 等) 和f 2 1 1 7 8 2 等。这些 药物能规避非典型 性多 药 耐药( 袱 印 i c al z md 凡m l ) r)的 表型， 而且可能对t o 加 11 致毒剂起阻断作用， 因此引 起人们的极大兴趣。 t 叩。n 催化抑制 剂具有不同的化学结构， 其作用机制也不相同。 topo n 同 时与d n a和a 仰 作用， 反应过程中经过多个复杂的 步骤， 并且伴随着酶结构的改 变。 因此t o 卯 n 催化抑制剂分别作用于t o 训 n 催化循 环中的某一步骤， 大致可 以 分为3 类: 抑制t o po n 与d n a的结合， 通过阻 断酶与 其底物d n a的 接触， 化合物可以 削 弱酶 在 催化 和构象上的 功能， 如阿柔比 星。 抑制 topo n 的催化 功 能 加美巴 龙 可以 特 异 地 阻 断t o po n 介导的d n a 断 裂 1251，新 生 霉 素 使dna 旋 转酶不能与a t p相互作用， 抑制d n a双链的转移。 不仅抑制topo n 的催化 功能而且稳定反应的中间 产物， 这类化合物以icr f 2 1 93为代表。 研究表明 ，i c rfz 19 3 使酶以闭 合锁状的 形 式固 定于d n a链上26 ， 虽 然酶. d n a的 连接不是共价连 接， 但也阻碍其他蛋白 锚着于染色体上。 就这点而言，i c r 卫 2 1 93与t o 卯 n 致毒剂 有共同 之处， 它们都能 捕获t o 即 11 反应的中间 产物， 使t o 闪 n变成潜在的 细胞 毒 2 刀 。 然 而 第3 类 化 合 物 使t o po n 保 持闭 合 锁 状 并 不 依 赖 于a t p 阴。 如 何 使 t o p on 固定于闭 合锁 状目 前还存在2 种争议: 最初认为i c r f z 19 3 通过抑制t o 即 n 内 在的a t p酶活性， 使 之不能 转化为开 放的锁状而开 始另一轮催化12 5; 另有研 究表明此类化合物抑制锁状开放和保持锁状关闭 ; 究竟这2 种机制是否相互排斥 还需要进一步的 研究。 最 近， 也 有研究者对该类化合物的 t o po n 催化抑制作 用 是 否为 其 抗 肿 瘤 作 用的 机 制 提出 质 疑 圈， 原因 在于 许 多 有t o po ll 催 化 抑 制功 能 的药物只有很弱的 细胞毒作用， 而惟有t o 训 11 致毒剂才有明 显的抗肿瘤活性。 目 前对这个问 题还没有充分的解释， 尚需大量的深入研究。 有些药物实际上不是 真正意义上的t o 训n 催化抑制剂。 第一章前言 “凳 石 减 _ 劣 解一 1 加.吸， 屺h ， 氏州 目解 1 曰1 佗， 嘴洲 ， 月户侧， 图1 2一些肠p on催化抑制剂的 化学结构 1 ， 4 一些以t 叩on 为靶点的抗癌化合物的研究现状 由于对t 叩。11 结构和功能的研究逐渐深入， 并且以t 叩。n 为作用靶 点的化合物的结构和作用方式各异， 因而对 t opofl 抑制剂的研究成为经 久不衰的热点之一。目前大约已有数十种化合物分别进入 1 一111期临床试 验， 另外还有多 项基于已 知topo n 抑制剂的 联合 用 药临 床 试验正在进行中。 我 们重点介绍几个具有代表性的化合物。 1 . 4 . 1 沙尔威辛( s a l v i c i n e 。 sal ) s a l是中国 科学院上海药物研究所从药用植物南鼠 尾草中提取分离， 再经修 饰优化而得到的一个全新结构的二菇醒类化合物。 体外实 验表明， s a l对包括肺 第一章前言 癌、胃 癌、卵巢癌、肝癌、结肠癌和宫颈癌在内的人实体瘤细胞的增殖生长具 有显著的抑制作用， 其活性明显高于同是植物来源的阳性对照药长春新碱 ( v in 州s t in e ， v c r) 和 依 托 泊 昔 129。 体外 抗肿 瘤 实 验同 时 表明 ，s al 对胃 癌、 肺 癌 细 胞有相对的选择性。 s a l能明显诱导人红白 血病细胞k25 62和胃 腺癌s g c 2 7 9 01 细 胞 凋 亡 ， 并 呈 现良 好 的 量 效 和时 效 关 系 13 0 。 s al对k25 62和s oc2 7 9 01细 胞的 增殖周期均有显著影响， 使2 种细胞阻滞于gog i 期。 体外实验显示: s a l对小 鼠5 2 1 8 0 肉 瘤和址袱5 肺癌， 人肺癌舫4 9 和l 纪心5 3 ， 人胃 癌s g c 2 7 9 o l ， m k n 2 2 s 和m k n 2 4 5 ， 人肝癌8 卜 4 mc 27721 ， 人乳腺癌m d 八 2 m b 2435和m 刀 八 2 mb 2 2 31， 人 骨肉 瘤 0 5 21 等裸小鼠 移植瘤有明显的生长抑制作用，其中对人肺癌和胃 癌移植 瘤的活性最强131 】 。 此外，s al 呈现良 好的抗耐 药作 用， 对 k b 瓜c 凡 m c f27 从d 从 k2562 / a 0 2和 m k n 2 2 8 那c r4 株人癌多药耐药细胞株具有很强的生长抑制作 用，i c 50 值分别为450， 1 .40， 1 .55和0. 97p mol 口。 s al 的耐受因 子的 平均 值 为1 .2， 远远低于v c r的86.6，a d m的2 33.2和钾16的53.7 。 对抗耐药作用分子 机制的 探索显示，s al 能明显降 低k2562 从02多 药耐药 基因m d r21 及pzgp蛋白 的表达。s a l对 k2562 / a 02 及其亲本细胞具有同等强度的凋亡诱导作用， 同时 k25 6 2 / a 02细胞的b c u z m r n a 的 表达下调，b a x 旧c 1 22的比 例上升， 上调c aspas e21 和c aspas e 2 3 酶活性， 表明s al 的 抗耐药作用与 其强有力的 诱导耐药株细胞凋亡 的能力 有关。 5 从 抗肿 瘤作用机制研究表明 ， 其能 特异 性地抑制t o 卯 n 介导的 负 超螺旋pbr322的 解旋和k d n a去连环作用， 而 对t o 加1 的 催化活性无影响。 另外， 两个独立的d n a伸展实验结果表明:s a l 不能嵌入d n a 。 s a i j 是一种新的 非d n a 嵌 入 型t o 囚 n 致 毒 剂 132。 以pbr322为 底 物 ，检 测了s al 对topo ll 催 化循环的作用特点 ， 结果 表明s al 可作用于t o 卯 n 催化循环的多个环节， 包括促 进topo n 与d n a的结 合， 抑制 链转移前后d n a的再 连接等， 提示s a l 可能主 要通过抑制d n a的 再连接捕获可切割复合物， 造成d n a双链断裂。 应用酿酒酵 母 遗传系 统， 还进 一步 证明了t o p on 是s al 细 胞内 主 要 作用 靶点 133 】 。 以白 血病 h l 60和乳腺癌m c f27 细胞为模型，探讨了s al 导致的细胞d n a损伤与其抗肿 瘤活性的关系以及 d n a损伤是否有其基因特异性。在两个细胞模型上同时证 明，d n a损伤与s a l 导致的肿瘤细胞增殖生长抑制高度相关;s a l能使czm y c 基 因的pz启 动子区 域 优先 发生 断 裂 ， 进而 抑制c z m y c 的 转 录 ， 但 对c z m y c 基因3 末 端片 段 无明 显影 响 ;s al 同 时引 起cz fo s 和czjun基 因 在 转 录 水 平的 表 达 上 调 134。 进一步的 研究发 现， s a i对m c f27 细胞的短暂作 用对p 5 3 和p21 基因的 表达没 第一章前言 有显著影响， 表明其诱导的m c f27 细胞凋亡不依赖于p 53途径。 1 . 4 . 25 1 6 0 2 0 2 2 516 02 022 8 是一 种橄色脂素衍生物， 由 法国s ervier制药公司 研制。 516 02o 22 对t o 脚1 的 催化活 性没有影响， 但是能够捕获t o 加 1 卜 d n a 可切割复合 物 ， 促进 t 叩。n 介导的d n a断裂， 表明t o p on 为 其细胞毒的 胞内 作用靶点。 与v p16 不同的是5 16 0 加22促进t o p on 介导的正向d n a断 裂， 而不是抑制t o p on 介 导的d n a再 连接。 另外， 研究发现516 0 2 0 22具 有有别于其他topo n 抑 制剂的 作用方式， 即其介导的d n a断裂严格依赖于a ti， 而大部分t o p on 抑制剂可以 在没有a t p存在的条件下诱导可断裂复合物的形成。 比 较5 1 6 0 2 0 22抗性与敏感 细胞株的t o p o l l 。 氨基酸序列发现， 抗性细胞的4 86位arg 突变为gly ， 由 此推知 5160 20 22可能 通 过 其 侧 链与t o p on 的 肤链 发 生 作 用 135。 5 1 6 020 22体 外 对小鼠 p388 白 血病、 b 16黑色素瘤，l e w l s 肺癌、 网状细胞肉 瘤、 人肺癌a 5 49细胞等肿 瘤细胞有较强的细胞毒作用， 体内对人癌裸小鼠 移植瘤有明显的生长抑制作用。 在细胞毒作用浓 度下 ， 5 1 6 020 22使细胞停滞于gz一 m期136。 另外， 516 0 2 0 22对几 个具有m d r表型的p 3 8 8 细胞亚系也有显著作用136 门。 当516 0 2 0 22进入11 期临 床研究阶段后， 发现其对人体有较强的毒性， 因此临床试验已被停止。多种 51602022的结构类似物和衍生物被合成， 其中5 3 0 9 7 2 21 也有较高的抗肿瘤活力， 在对人癌细胞株的生长抑制、 诱导凋亡、 细胞周期gz 期阻断等方面， 两者效应相 同; 而在体内 ， 5 3 0 9 722 1 更有效， 毒性更小， 要优于5 1 6 020 2 2 ， 因 此5 3 0 9 7 2 2 1 也有可 能 成为 一 种 抗 肿 瘤 新 药 1381。 1 . 4 . 3 苟托利辛( i n t o p l i c i n e ) 茹托利辛( rp6 0475) 是苯毗咤叫噪衍生物， 由 法国 v i try. a l fo rt v l lle 研究中心 合成 ，对topol 和t 叩 on 都 有 抑制作 用 1 141 。 荀 托 利 辛 能 单 独 与t opo n 作 用 ，而 只有在d n a存 在的 条件下， 才能作用于t o pol 。 荀 托利辛能 捕获topo l l 一 d n a 可切割复合物， 可切割复合物一 荀托利辛浓度曲 线为一钟罩形曲线: 当荀托利辛的 浓度小于l p mol l ， 时 ， 可切割复合物随 着苟托 利辛的 浓度的 上升而 增加 ; 当 浓 度大于l p m ol l- 1 时 ， 可切割复合物随荀托利辛浓度的 上升而减少。 这一现 象与 其嵌入d n a 的 性质相符。 茹托利辛具有明 显的体 外抗肿瘤活性， 对t o 卯1 或t o po 第一章前言 n 引 起的 耐药 有阻断 作 用， 但不能 规避由p gp介导的 多药耐 药。 目 前， 苟托利辛 处 于1 期临 床研究阶段， 不良 反应偶发或较轻， 无脊髓毒性， 其血浆浓度2 时间曲 线符 合标准的药代动力学线性模型139。 1 . 4 . 4 福司曲星( f o s t r i e c i n . c i 2 9 2 o ) 福司曲星是1 9 83年从链霉菌中提取得到的一种具有抗癌活性的多烯内酷磷 酸盐类抗生素， 体外实验表明， 福司曲星能够抑制 t o 训 11 和蛋白磷酸酶一 a ( p r o t e inp b o s p h 川 曰 犯一pp. a ) ， 但其体外细胞毒作用主要通过非d n a切割机制对 topo n 产生 抑制。 福司曲 星使细胞分裂过程中 的 纺锤 体不能正确形成， 细胞分 裂 不能完成， 被特异 地阻滞 于gz一 m期。 福司曲 星对体外培 养的小鼠白 血病l1210 和p 3 8 8 细胞以 及人肺癌、 乳腺癌和