以DNA拓扑异构酶II为靶点的抗癌药物-依托泊苷.docVIP

以DNA拓扑异构酶II为靶点的抗癌药物-依托泊苷（VP16） 国际班-张权 学号：201218360326 【摘要】：DNA拓扑异构酶II(Topoisomerase II, TOPO II)是一种真核生物生存所必需的泛酶,在几乎所有DNA代谢过程中发挥重要作用。TOPO II使一条完整的DNA双链穿过一个移过性的双链断口,从而导致DNA解结或解旋。本文主要介绍了TOPO II的特性和以依托泊苷(VP16)作为TOPO II毒剂对肿瘤细胞的作用方式及效果。 【关键词】：抑制DNA合成；抗肿瘤药；TOPO II酶；依托泊苷(VP16)。 抗癌新药的研究和开发是目前制药工业中最热门、也是投资最多的领域。人类到目前为止已经获准上市的抗癌药物约为200种【1】。临床试验中的抗癌新药有860多个【2】。有关癌症的药物可大致分为：抗代谢类抗癌药、靶向作用于DNA的抗癌药物、微管抑制剂类和大环类抗癌药、蛋白和蛋白激酶抑制剂类抗癌药、新型抑制剂类抗癌药、激素类抗癌药、其他靶向抗癌药物、用于癌症新疗法的药物、癌症辅助疗法药物【3】。 药物治疗癌症的方式均是通过抑制癌细胞的生理活动来达到消灭某一区域癌细胞的目的。为了正确杀死癌细胞，药物均有各自的特异性识别位点作为靶点将药物导向癌细胞。 DNA的双螺旋结构和半保留复制保证了DNA 在进行准确地复制时, 将遗传物质正确地传给下一代, 同时保持核酸链的严整性。但是 DNA 的双螺旋结构也为 DNA 的复制、转录、染色体的组织等各种代谢过程带来不便。例如, DNA 的高度螺旋化会阻碍DNA的复制和转录。为解决这一问题真核生物细胞演化出了DNA 拓扑异构酶(DNA topoisomerase, TOPO 酶) ,来解决在 DNA 代谢中出现的构象上的问题【4】。 1、TOPO酶的特性及作用方式 TOPO 酶通过在 DNA的核糖 - 磷酸主链上产生移过性的断裂而改变 DNA的拓扑结构。在这个过程中为了保持 DNA 的严整性,TOPO酶的酪氨酸残基与新产生的DNA末端通过转酯反应形成共价键;当另一 DNA链从缺口处穿过后,再通过逆向的转酯反应,恢复DNA的完整。 TOPO酶主要包括2类酶: TOPO I和TOPO II，二者具有某些相同和交叉的功能,起到功能互补的作用,同时也存在一些重要的区别【5】。TOPO I在 DNA双链上产生单链断裂缺口, 使另一单链从缺口处穿过, 因而TOPO I可以改变DNA超螺旋或螺旋化不足的情况。TOPO I对单细胞真核生物如酵母的生存并不是必需的, 但对高等生物的发育必不可少。TOPO II在DNA主链上产生双链断裂,而使另一 DNA双链从缺口处穿过,在这个过程中需要ATP提供能量。除了能完成所有 TOPO I的功能外, TOPO II还能在DNA复制完成后使相互交联的姐妹染色单体分开。此外,TOPO II还参与DNA 复制、转录、重组、染色体的组织等过程, 是所有真核生物细胞的生存不可缺少的关键酶。由于肿瘤细胞具有快速增殖的特性,其TOPO II的含量及活性远远高于正常体细胞,因此抑制TOPO II活性能起到阻止肿瘤细胞快速生长增殖,进而杀死肿瘤细胞的作用。 TOPO II通过在 DNA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DNA结解缠绕，从而改变DNA的拓扑结构。TOPO II的催化反应可分为六个相对独立的步骤【6】： = 1 \* GB3 ① 酶与 DNA 的非共价结合。 = 2 \* GB3 ② DNA 双链断裂,伴随着TOPO II的2个亚基分别通过转酯反应与 DNA 断裂处的5’端共价结和。 = 3 \* GB3 ③ DNA 双链从核酸主链的断裂处穿过,完成转移。 = 4 \* GB3 ④ 断裂的DNA 通过逆向的转酯反应重新连接。 = 5 \* GB3 ⑤ 与酶结合的ATP水解。 = 6 \* GB3 ⑥ 酶周转, 即TOPO II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DNA双链的移动而重新定位, TOPO II的整个催化反应在 ATP水解的情况下才能完成。 2、作用于TOPO II的药物选择方向 针对TOPO II 与DNA之间的反应，可以选取不同的药物作用方式。1、选取可以与DNA结合的药物使之将DNA包裹，占领TOPO II与DNA的结合位点，使酶无法与DNA非共价结合。2、选取与DNA断裂处的5’端具有高度相似性的物质作为药物，诱使TOPO II与药物结合，降低酶-DNA产物的含量。3、选择能够稳定反应中间产物的物质作为药物，达到抑制整个反应的目的。4、应为反应中需要与酶结合的ATP水解提供能量，所以可以选择能占领ATP与酶结合位点的物质作为药物来抑制反应所需能量的提供。5、选择一种