许多抗肿瘤药物进入生物体内,能够靶向结合DNA。小分子与DNA相互作用,可能会引起DNA损伤,抑制细胞增殖,最终导致细胞发生死亡或凋亡。咔咯在抗肿瘤领域具有潜在的应用,许多金属咔咯配合物对肿瘤细胞具有细胞毒性作用。咔咯与DNA相互作用的研究,能够为咔咯在生物医药上应用奠定基础。目前研究已经表明,咔咯及其金属配合物能够与DNA结合,并展现出很好的核酸酶活性,同时也是一类新型G-四链体DNA稳定剂。为咔咯在生物化学领域应用奠定基础,本文以苯甲酸甲酯基取代的金属镓和金属铜咔咯配合物为研究对象。研究了它们与DNA的相互作用,并初步探究了金属镓咔咯配合物的抗肿瘤活性,主要工作内容包括以下几个方面:1.合成了10-(4-苯甲酸甲酯基)-5,15-二(五氟苯基)咔咯(1)和5,15-(4-苯甲酸甲酯基)-10-(五氟苯基)咔咯(2)及相应的铜、镓咔咯配合物(1-Ga,2-Ga,1-Cu,2-Cu)。采用紫外可见光谱、核磁共振、质谱等技术对相应化合物进行了表征。2.利用紫外光谱、荧光光谱、粘度测试等技术检测了四种金属咔咯配合物与DNA的结合模式。结果显示1-Ga、2-Ga、1-Cu、2-Cu等四种咔咯金属配合物与DNA之间都是以沟槽模式相结合。分子模拟实验进一步表明1-Ga和2-Ga主要结合在DNA的大沟区域,且1-Ga与DNA结合能力较2-Ga更强。3.采用琼脂糖凝胶电泳研究了1、2、1-Ga、2-Ga、1-Cu、2-Cu等咔咯化合物的核酸酶活性。结果表明,1、2、1-Ga、2-Ga都展现出有效的光核酸酶活性。相比于自由咔咯,金属镓咔咯光核酸酶活性更强。单线态氧捕获剂的添加抑制了1-Ga和2-Ga的光核酸酶活性。利用DPA作单线态氧探针,检测到光照下,1-Ga和2-Ga都产生了单线态氧,且1-Ga产生单线态氧能力更强。表明,1-Ga和2-Ga光断裂DNA过程中,涉及的主要活性氧物种是单线态氧。在光照下,1-Cu和2-Cu失去了产生活性氧物种能力,没有展现出光核酸活性。在双氧水和抗坏血酸共同存在下,1-Cu和2-Cu能有效的催化氧化断裂超螺旋质粒DNA。它们在断裂过程中涉及的主要活性氧物种都是超氧阴离子。4.采用MTT法评估了1-Ga和2-Ga对肿瘤细胞株QGY-7701和MHCC-H/L的毒性作用。暗条件下,两种镓咔咯配合物对QGY-7701和MHCC-H/L等肿瘤细胞株的IC50值都在40μM以上。然而,在光照下1-Ga和2-Ga对肿瘤细胞株QGY-7701和MHCC-H/L都展现出很好的毒性。1-Ga对QGY-7701和MHCC-H/L细胞毒性分别低至3.92,16.02μM,而2-Ga对QGY-7701和MHCC-H/L细胞毒性分别低至3.58,9.62μM。表明,1-Ga和2-Ga作为光敏剂在光动力治疗中有潜在应用。5.选用Rh 123和JC-1作为荧光探针,探究了1-Ga和2-Ga在细胞内的定位以及对线粒体膜电位的影响。结果显示,1-Ga和2-Ga主要靶向聚集在QGY-7701细胞株的线粒体上,在光照下能够通过诱导细胞线粒体膜电位的下降进而抑制细胞增殖。