基本信息
- 项目名称：
- 一种新型双核铜(Ⅱ)配合物的DNA断裂及抑瘤活性的研究
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 作品针对一种新型双核铜配合物的生物学活性进行了研究，研究发现其对DNA具有切割活性并且能够抑制肿瘤的生长。有助于新型抗肿瘤药物开发中先导化合物的确立。
- 详细介绍：
- 核酸是生物体的重要组成物质，在它的碱基对中储存着遗传信息，与生物的生长、发育等正常生命活动以及癌变、突变等异常生命活动相关。因此研究DNA的结构与功能的关系，将有助于人们从分子水平上了解生命现象的本质，并从基因水平上理解某些疾病的发病机理，从而使通过分子设计寻找有效的治疗药物成为可能。 对核酸的特定位点断裂和损伤修复是分子生物学和生物工程首先要解决的问题之一。目前断裂核酸的工具酶主要是70年代发现的限制性内切酶。但多数生物酶价格昂贵且稳定性差 ,造成了使用酶的成本升高 ,不能大范围地使用。因此，近20年来，以过渡金属配合物作为核酸模拟酶的研究成为生物无机化学领域的热门课题之一。这一类化合物良好的DNA切割活性和稳定性使它们在作为DNA构象变化探针、作为DNA光解试剂和足迹试剂、选择性控制基因表达和调控基因生物活性、研究抗癌药以及特效的化学治疗药物等方面具有广阔的应用前景。 一种由血卟啉环作为配基的铜配合物——PHOTOFRIN®（porfimer sodium）（Chakravarty A.R. ,2006），已经在光动力疗法（Photodynamic Therapy）中被用来治疗肺癌和食道癌。 作品研究了一种新型含铜配合物（(C15H23Cu2N8O)∞，分子量：(456.06)n）在不同环境条件下断裂DNA的效果和作用机理以及抑瘤活性。力求找到一种具有DNA切割活性的金属配合物，并为开发其抑瘤功效奠定基础。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 首先，我们将化合物溶液与质粒进行温育，接着进行琼脂糖凝胶电泳，通过设置化合物浓度、时间和pH梯度，改变光照条件，添加β-巯基乙醇、双氧水，添加DMSO、碘化钾、D-甘露醇进行了化合物浓度、时间、pH、光照依赖性实验，并对DNA断裂机理进行了研究。 其次，我们将化合物溶液加入生长旺盛的A549细胞中进行培养，通过MTT抑瘤率检测，吖啶橙染色研究了该化合物在细胞内的作用情况。
科学性、先进性及独特之处
- 作品以国外该领域的部分优秀文献为参考，采用以质粒DNA为切割对象，以琼脂糖凝胶电泳为检测手段，以SC型DNA转化为NC型和L型DNA为判断依据的方法，研究了一种新型金属配合物断裂DNA的活性。 同时，作品突破以往类似研究仅仅进行DNA断裂活性检测的局限，进一步进行了化合物的细胞内活性检测。通过简单、快速、经济、客观的MTT法检测了药物的抑瘤效果。
应用价值和现实意义
- 该作品为研究获得一种具有良好DNA切割活性和稳定性的核酸模拟酶，替代昂贵且稳定性差的内切酶奠定了基础。 此外，此新型金属配合物在作为DNA构象变化探针、作为DNA光解试剂和足迹试剂、选择性控制基因表达和调控基因生物活性等方面具有广阔的应用前景。 更重要的是，作品研究的新型金属配合物有望在抑制肿瘤生长中发挥重要作用，从而为癌症病人的康复带来福音。
学术论文摘要
- 实验研究了新型双核铜（Ⅱ）配合物—（C15H23Cu2N8O）∞的DNA断裂活性和抑瘤活性。首先将（C15H23Cu2N8O）∞与质粒混合后，以浓度、光照、时间、pH为变量进行条件依赖性检测。结果表明：该配合物在100uM 时，10分钟后就可显示断裂活性；在pH值7.8-8.2的弱碱性环境中，该配合物的断裂活性较强。进而研究氧化、还原剂对其断裂活性的影响：在H2O2 存在的情况下，该配合物的断裂活性明显提高，其断裂机理主要是通过产生·OH对DNA进行氧化断裂。体外培养的A549细胞引入化合物，用MTT法检测抑瘤活性发现，其半数致死浓度为50uM。吖啶橙染色法证实该化合物可通过诱导A549细胞凋亡来抑制肿瘤细胞生长。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]Nagihan Saglam, Ahmet Colak, Kerim Serbest,et al. Oxidative cleavage of DNA by homo- and heteronuclear Cu(II)-Mn(II)complexes of an oxime-type ligand. BioMetals.2002,15: 357-365 [2]Akhil R Chakravarty. Phptocleavage of DNA by copper(Ⅱ) complexes .J.Chem.Sci.，2006,118(6):443-453 [3]Zhang, S.C.Oxidative Cleavage of DNA by a Novel Dinuclear Copper Complex in the Presence of H2O2 .Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2006,22(9):1733-1739 [4]Zhou P.H, Yang P. Cleavage of DNA by a New Mixed-ligand Cu(Ⅱ) Complex Chinese Chemical Letters.2005,16(1):81-84 [5]M.Lainé，F.Richad，E.Tarnaud，et al. Synthesis of novel types of copper-bipyridyl porphyrins and characterization of their interactions and reactivity with DNA.J Biol Inorg Chem.2004,9:550-562 [6]Koushik Dhara,et al.Synthesi,crystal structure,magnetic property and oxidative DNA cleavage activity of an octanuclear copper（Ⅱ） complex showing water-perchlorate helical network.Journal of Inorganic Biochemistry.2007,101:95-103
同类课题研究水平概述
- 近些年来，对于具有断裂DNA活性的金属配合物的研究成为生物无机化学领域的热点。此类配合物与昂贵且稳定差的限制性内切酶相比具有纯度高、易保存、造价低、使用方便、生产周期短等优点。此类化合物在作为DNA构象变化探针、作为DNA光解试剂和足迹试剂、选择性控制基因表达和调控基因生物活性、研究抗癌药以及特效的化学治疗药物等方面具有广阔的应用前景。 在国外，一种由血卟啉环作为配基的铜配合物——PHOTOFRIN®（porfimer sodium），已经在光动力疗法（Photodynamic Therapy）中被用来治疗肺癌和食道癌。此外，仍有大量类似化合物仍在实验研究中。纵观研究现状，大多数研究仅仅停留在研究断裂质粒DNA活性的阶段，进一步在细胞内复杂环境中的研究较少。 国内，此类研究较少，相关领域还有待科研工作者的探索。
