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查尔酮类衍生物异甘草素的氯代修饰和抗宫颈癌活性及作用机制研究

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  • 【题名】:查尔酮类衍生物异甘草素的氯代修饰和抗宫颈癌活性及作用机制研究
  • 【年度】:2019
  • 【作者】:杨争
  • 【关键词】:氯代查尔酮类衍生物  SiHa、HeLa和CHO细胞  构效关系  流式细胞仪法  荧光定量RT-PCR技术
  • 【摘要】:目的:(1)以查尔酮类衍生物异甘草素为先导化合物,经合理的结构设计修饰,合成一系列氯代查尔酮类衍生物,并进行结构表征。(2)研究异甘草素和氯代查尔酮类衍生物对体外人子宫颈癌细胞和正常细胞的增殖抑制活性,并进行构效关系分析,筛选出有效低毒类目标化合物。(3)研究目标化合物对人子宫颈癌细胞的促凋亡作用和细胞周期的影响,并测定凋亡相关基因mRNA的表达量。(4)计算目标化合物与人子宫颈癌细胞增殖抑制相关通路蛋白结合自由能的大小,并通过实验测定癌细胞通路蛋白的含量。方法:(1)以苯乙酮和苯甲醛类衍生物为原料,利用经典Claisen-Schmidt反应原理,采用在常温和微波催化条件下反应,以KOH作为催化剂,无水乙醇作为反应溶剂进行氯代查尔酮类衍生物的合成,主要采用加水重结晶法进行纯化分离,结构经1H-NMR和13C-NMR进行表征。(2)以人子宫颈癌细胞HeLa、SiHa和中国仓鼠正常卵巢细胞CHO作为测试细胞,以合成的目标化合物为试药,以顺铂作为阳性对照药,采用MTT法测定目标化合物对HeLa、SiHa和CHO细胞的增殖抑制率并计算IC50值。(3)采用流式细胞仪法测定有效低毒目标化合物对HeLa和SiHa细胞的促凋亡作用和细胞周期的影响,采用荧光定量RT-PCR法测定促凋亡作用显著化合物对SiHa细胞凋亡相关基因CDK-4、Bcl-2、ALDH1 A1、OTC-4、UHRF1、BIRC7、TP53和BIRC5 mRNA表达量的影响。(4)运用计算机辅助分子对接技术将有效低毒化合物与?-微管蛋白1A链和MDM2蛋白A链进行分子对接结合,计算结合自由能并分析结合模式,采用Elisa法测定有效低毒化合物对SiHa细胞作用24 h后,细胞中?-微管蛋白和MDM2蛋白的含量。结果:(1)合成了78个氯代查尔酮类衍生物,经结构表征确定为目标化合物,在无水乙醇或醇水混合体系中化合物的外观为不同形态的晶体主要以针晶为主,产率在20.5-98.7%之间,常温反应时间在10 s12 h,微波液相法反应时间在10180 s。(2)异甘草素对HeLa、SiHa和CHO细胞作用24 h的IC50值分别为66.63、75.48和57.98μg/mL,化合物3为5.17、25.54和31.77μg/mL,化合物5为22.58、20.19和58.36μg/mL,化合物6为58.54、24.32和69.36μg/mL,化合物46为13.28、5.02和63.66μg/mL,化合物47为7.67、4.31和>100μg/mL,化合物49为23.14、9.98和>100μg/mL。(3)在细胞凋亡和周期实验中作用时间为24 h,在75μg/mL时,异甘草素对SiHa和HeLa细胞的凋亡率为58.1%和23.3%,化合物5为82.2%和61.8%,化合物6为73.1%和87.5%,化合物49为60.7%和60.7%。异甘草素在10μg/mL时对SiHa细胞G2/M期增加28.15%,100μg/mL时对SiHa细胞S期增加13.12%,在25μg/mL时对HeLa细胞S期增加30.47%。化合物5在100μg/mL时对SiHa细胞在S和G2/M期增加43.9%和10.64%,对HeLa细胞在S和G2/M期增加34.04%和4.78%。化合物6在100μg/mL时对SiHa细胞在G0/G1和G2/M期增加15.48%和4.08%,对HeLa细胞在S期增加15.38%。(4)在荧光定量RT-PCR实验中,异甘草素在10μg/mL时,除ALDH1 A1外对7种凋亡相关基因mRNA的表达量均呈现上调趋势,在25和75μg/mL时开始下调。化合物5在25和75μg/mL时8种目的基因总体呈现下调趋势。化合物49总体呈现明显下调趋势。(5)在分子对接实验中,异甘草素与α-微管蛋白1A链和MDM2 A链的结合自由能为-8.3和-7.2 kcal/mol,化合物3为-8.8和-7.7kcal/mol,化合物5为-8.7和-7.9 kcal/mol。(6)在100μg/mL时,化合物49对SiHa细胞作用24 h后α-微管蛋白含量为98.15 pg/ml高于空白组和异甘草素,有统计学差异(P<0.05),化合物5作用的SiHa细胞中MDM2蛋白含量为5.35 ng/ml低于空白组和异甘草素,有统计学差异(P<0.05)。结论:通过对异甘草素进行结构修饰得到78种氯代查尔酮类衍生物,采用微波液相反应适用于常温下难以反应和反应时间较长的化合物合成,常温下反应适用于反应过程中有大量微粒析出的化合物合成。加水重结晶法简化了氯代查尔酮类衍生物的纯化分离流程,提高了产率,绿色环保。在对SiHa、HeLa和CHO细胞的增殖抑制活性研究中,得到了一系列有效低毒查尔酮类衍生物(与异甘草素相比),其中化合物5、6和49对SiHa和HeLa细胞的促凋亡作用显著,在周期实验中化合物5、6、8和49对SiHa和HeLa细胞S期阻滞作用明显。化合物5和49对8种凋亡基因mRNA的表达量与异甘草素相比有显著性降低作用(P<0.05)。分子对接结果表明化合物3和5与α-微管蛋白1A链和MDM2A链的结合自由能低于异甘草素。在100μg/mL时,化合物49对SiHa细胞作用24h后α-微管蛋白含量高于其它化合物,有统计学差异(P<0.05),化合物5对SiHa细胞作用24 h后MDM2蛋白的含量低于其他化合物和异甘草素,有统计学差异(P<0.05)。
  • 【分类号】:R285
  • 【学位名称】:硕士
  • 【导师名称】:木合布力·阿布力孜
  • 【学位授予单位】:新疆医科大学
  • 【学位年度】:2019
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