1、一些常見抗腫瘤藥物對一些常見抗腫瘤藥物對dnadna作用的順序特異性作用的順序特異性 藥物名稱藥物名稱作用后的產物作用后的產物dnadna作用靶序列作用靶序列嵌入型藥物：嵌入型藥物：柔紅霉素柔紅霉素/ /阿霉素阿霉素柔紅霉素柔紅霉素/ /阿霉素阿霉素wp401wp401阿克拉霉素阿克拉霉素諾加霉素諾加霉素放線菌素放線菌素d d 非共價型復合物非共價型復合物g-n2g-n2位加合物位加合物g-n2g-n2位加合物位加合物非共價型復合物非共價型復合物非共價型復合物非共價型復合物非共價型復合物非共價型復合物 cgcg（a/ta/t）cgccgccggcggcgcg（a/ta/t）（c/tc/t）g

2、ggcgc或或gtgt雙嵌入型藥物：雙嵌入型藥物：丙霉素丙霉素刺霉素刺霉素 復合物復合物復合物復合物 （a/ta/t）cgcg（a/ta/t）（a/ta/t）cgcg（a/ta/t）小溝結合物小溝結合物偏端霉素偏端霉素a a倍癌霉素倍癌霉素 復合物復合物a-n3a-n3加合物加合物 5 5（a/ta/t）bpbp4 4（a/ta/t）bpbp共價結合型藥物：共價結合型藥物：光神霉素光神霉素絲裂霉素絲裂霉素c c g-n2g-n2位加合物位加合物在兩個在兩個g-n2g-n2位間交聯位間交聯 cgcg富含富含g g區區dnadna斷裂藥物：斷裂藥物：博萊霉素博萊霉素培洛霉素培洛霉素 h h斷裂斷裂

3、h4h4斷裂斷裂 gtgt，gcgcgtgt，gcgc一些作用于一些作用于dnadna鳥嘌呤鳥嘌呤n2n2的抗腫的抗腫瘤抗生素的機制瘤抗生素的機制 a a：柔紅霉素：柔紅霉素/ /阿霉素；阿霉素；b b：cyanomorpholinylcyanomorpholinyl 阿霉素；阿霉素；c c：barminomycinbarminomycin，次紅霉素；，次紅霉素；d d：恩霉素；：恩霉素；e e：絲裂霉素；：絲裂霉素；f f： ecteinascidinecteinascidin，etet dnadna的立體模型（的立體模型（a a），以及一些藥物），以及一些藥物對對dnadna小溝處堿基的作

4、用模式（小溝處堿基的作用模式（b b） 從廣義的角度看，從廣義的角度看，dnadna可以看作是抗腫瘤藥物的大分子受體，而大可以看作是抗腫瘤藥物的大分子受體，而大多數抗腫瘤藥物對多數抗腫瘤藥物對dnadna的攻擊是其小溝部分。的攻擊是其小溝部分。 http:/ 蒽環類抗腫瘤抗生素蒽環類抗腫瘤抗生素-一、柔紅霉素和阿霉素一、柔紅霉素和阿霉素 阿克拉霉素阿克拉霉素a a和和b b的化學結構的化學結構 柔紅霉素和阿霉素的作用機制柔紅霉素和阿霉素的作用機制n對柔紅霉素和阿霉素的作用機制研究發現，其與對柔紅霉素和阿霉素的作用機制研究發現，其與dnadna的嵌入的嵌入形成形成2 2：1 1的的dnr-cgt

5、acgdnr-cgtacg復合物復合物，并確定，并確定了蒽環類抗生素結構中的三個功能部分：了蒽環類抗生素結構中的三個功能部分：n1 1）嵌入（環）嵌入（環b-db-d）；）；n2 2）a a環的錨鏈（如環的錨鏈（如c9-ohc9-oh）；）；n3 3）氨基糖）氨基糖; ;n每一部分對生物學功能起著重要的作用。每一部分對生物學功能起著重要的作用。n另外一個重要的發現是：甲醛分子能夠使這類藥另外一個重要的發現是：甲醛分子能夠使這類藥物將藥物分子中柔毛霉胺的物將藥物分子中柔毛霉胺的n3n3與與dnadna分子中鳥嘌呤分子中鳥嘌呤n2n2進行共價結合進行共價結合. . 由甲醛分子介導的由甲醛分子介導的

6、2 2：1 dnr-cgcgcg1 dnr-cgcgcg共價復合物的三維結構共價復合物的三維結構 箭頭所示為甲醛分子介導的共價交鏈。箭頭所示為甲醛分子介導的共價交鏈。a a：從：從dnadna小溝所示；小溝所示；b b：從：從dnadna大溝所示。大溝所示。 另外一個蒽環類抗腫瘤抗生素諾加霉素（另外一個蒽環類抗腫瘤抗生素諾加霉素（nogalamycinnogalamycin，ngng），它對），它對dnadna的嵌入模式跨越小溝和大溝的嵌入模式跨越小溝和大溝. . 圖中紅色所示為諾加霉素分子中的圖中紅色所示為諾加霉素分子中的nogalosenogalose部分，部分，其嵌入在其嵌入在dnadn

7、a小溝中；圖中紫色所示為諾加霉素分小溝中；圖中紫色所示為諾加霉素分子中的氨基葡萄糖部分，其嵌入在子中的氨基葡萄糖部分，其嵌入在dnadna大溝中；金大溝中；金黃色所示為諾加霉素的甙元部分。黃色所示為諾加霉素的甙元部分。 二、雙嵌入類化合物二、雙嵌入類化合物n對柔紅霉素的結構改造，合成了雙柔紅霉素類對柔紅霉素的結構改造，合成了雙柔紅霉素類化合物化合物wp631wp631和和wp652wp652，其具有比柔紅霉素和阿，其具有比柔紅霉素和阿霉素更強的生物活性（化學結構如圖所示）。霉素更強的生物活性（化學結構如圖所示）。n這兩種雙柔紅霉素類化合物嵌入這兩種雙柔紅霉素類化合物嵌入dnadna的模式不同：

8、的模式不同：wp631wp631優先嵌入到具有優先嵌入到具有cg(a/t)(a/t)cgcg(a/t)(a/t)cg的一個六的一個六核苷的順序中，并在兩個甙元之間包裹四個堿核苷的順序中，并在兩個甙元之間包裹四個堿基對；而基對；而wp652wp652與一個四核苷順序結合，如與一個四核苷順序結合，如pygtpupygtpu。 雙柔紅霉素類化合物雙柔紅霉素類化合物wp631wp631和和wp652wp652的化學結構的化學結構 雙柔紅霉素類化合物與雙柔紅霉素類化合物與dnadna的結合模型的結合模型 a a：wp631-acgtacgtwp631-acgtacgt復合物；復合物；b b：wp652-

9、tgtacawp652-tgtaca復合物復合物丙霉素丙霉素a a和刺霉素的化學結構和刺霉素的化學結構 丙霉素丙霉素a a與與dnadna的嵌入模式的嵌入模式 三、蒽環類抗生素的其他一些作用機制三、蒽環類抗生素的其他一些作用機制n一般地，蒽環類抗生素對一般地，蒽環類抗生素對dnadna和和rnarna具有較高的親具有較高的親和力，因此認為這類抗生素通過將其分子非極性和力，因此認為這類抗生素通過將其分子非極性插入到插入到dnadna雙螺旋的堿基來發揮抗腫瘤的作用，故雙螺旋的堿基來發揮抗腫瘤的作用，故也稱之為如上所述的嵌入型也稱之為如上所述的嵌入型dnadna結合機制。結合機制。n但根據對這類抗生

10、素的結構、理化特性和毒副作但根據對這類抗生素的結構、理化特性和毒副作用的研究，發現還有一個重要的作用機制用的研究，發現還有一個重要的作用機制：線粒：線粒體作為亞細胞作用靶位。體作為亞細胞作用靶位。n其可能通過以下機制來影響線粒體。其可能通過以下機制來影響線粒體。1 1、與脂質的親和力、與脂質的親和力n對這類抗腫瘤抗生素心臟毒性的研究表明：其細對這類抗腫瘤抗生素心臟毒性的研究表明：其細胞毒性的主要作用靶位是線粒體膜。胞毒性的主要作用靶位是線粒體膜。n在線粒體的內膜富含心磷脂（在線粒體的內膜富含心磷脂（cardiolipincardiolipin，clcl），），阿霉素與這種物質的親和力比磷脂酸高

11、阿霉素與這種物質的親和力比磷脂酸高8080倍。倍。 n在線粒體膜上存在有很多具有一定功能的酶，如在線粒體膜上存在有很多具有一定功能的酶，如nadhnadh脫氫酶、細胞色素脫氫酶、細胞色素c c氧化酶和細胞色素氧化酶和細胞色素c c還原還原酶等，這些酶功能的正常發揮需要一定量的心磷酶等，這些酶功能的正常發揮需要一定量的心磷脂。脂。n因此，當蒽環類抗生素與膜上的心磷脂結合后，因此，當蒽環類抗生素與膜上的心磷脂結合后，就在不同程度上影響了這些酶的功能，這就是所就在不同程度上影響了這些酶的功能，這就是所謂的群集活性（謂的群集活性（clustering activityclustering activi

12、ty）。）。 阿霉素的群集活性，即其與心磷脂結合后影響線粒體復合物阿霉素的群集活性，即其與心磷脂結合后影響線粒體復合物i iiiiiii，其，其作用模式可以是：阿霉素心磷脂（雙磷脂酰甘油）復合物與酶促復合作用模式可以是：阿霉素心磷脂（雙磷脂酰甘油）復合物與酶促復合物物i iiiiiii移動在一起（移動在一起（a a）；也可以是：阿霉素心磷脂（雙磷脂酰甘油）；也可以是：阿霉素心磷脂（雙磷脂酰甘油）復合物與酶促復合物復合物與酶促復合物i iiiiiii分開（分開（b b）。這兩種情況下，酶活性都受到抑）。這兩種情況下，酶活性都受到抑制。制。2 2、鈣濃度與膜去極化、鈣濃度與膜去極化n體外研究表明：

13、在一定的鈣濃度下，線粒體起著體外研究表明：在一定的鈣濃度下，線粒體起著鈣儲存的作用從細胞質收集，蒽環類抗生素具有鈣儲存的作用從細胞質收集，蒽環類抗生素具有影響穩態鈣濃度的作用。影響穩態鈣濃度的作用。n這種作用模式使阿霉素保持為一種弱的氧化劑，這種作用模式使阿霉素保持為一種弱的氧化劑，來氧化蛋白質上關鍵的巰基（這種蛋白為鈣離子來氧化蛋白質上關鍵的巰基（這種蛋白為鈣離子傳運通道或孔）。確實，巰基還原劑能夠保護鈣傳運通道或孔）。確實，巰基還原劑能夠保護鈣離子外排。離子外排。n 蒽環類抗生素對鈣穩態影響的分子機制似乎蒽環類抗生素對鈣穩態影響的分子機制似乎又是自由基調節機制。自由基也損壞通過肌質網又是自

14、由基調節機制。自由基也損壞通過肌質網對鈣的收集。對鈣的收集。3 3、金屬離子的絡合、金屬離子的絡合n實驗表明：在有實驗表明：在有dnadna存在時，存在時，adradrfefe3 3復合物顯著地復合物顯著地刺激從刺激從h2o2h2o2產生羥基自由基。這與觀察到的產生羥基自由基。這與觀察到的adr-feadr-fe鰲鰲合物與合物與dnadna形成穩定的三元復合物相一致，這種三元復形成穩定的三元復合物相一致，這種三元復合物本身就是一種活化的氧化還原催化劑。合物本身就是一種活化的氧化還原催化劑。nadr-feadr-fe3 3復合物存在的情況下，自由基的形成也對真復合物存在的情況下，自由基的形成也對

15、真核細胞血影膜（核細胞血影膜（ghost membranceghost membrance）進行氧化破壞。）進行氧化破壞。ngiannigianni等的研究表明：等的研究表明：ard-feard-fe3 3復合物的循環降低分復合物的循環降低分子氧。隨著子氧。隨著fefe3 3 還原成還原成fefe2 2，形成一種阿霉素自由，形成一種阿霉素自由基，其可能介導藥物的毒性作用。基，其可能介導藥物的毒性作用。 阿霉素與一種普通金屬離子之間形成阿霉素與一種普通金屬離子之間形成的雙復合物（的雙復合物（a a）和單復合物（）和單復合物（b b） 4 4、自由基的誘導、自由基的誘導n在在19701970年至年

16、至19801980年間，人們開始認識到阿霉素的年間，人們開始認識到阿霉素的心臟毒性并非其本身的結構所致，而是由于在體心臟毒性并非其本身的結構所致，而是由于在體內被還原成為半醌自由基。內被還原成為半醌自由基。n該自由基在厭氧條件下相當不穩定，它很容易地該自由基在厭氧條件下相當不穩定，它很容易地將氧還原成為超氧化物，超氧化物離子可以進一將氧還原成為超氧化物，超氧化物離子可以進一步使脂質過氧化。超氧化物將啟動導致產生活步使脂質過氧化。超氧化物將啟動導致產生活性性.oh.oh和和h2o2h2o2的級聯放大反應。這些自由基都涉及的級聯放大反應。這些自由基都涉及到對細胞的損傷，包括到對細胞的損傷，包括dn

17、adna的斷裂、的斷裂、dnadna蛋白的蛋白的交鏈，以及蛋白質的破壞。交鏈，以及蛋白質的破壞。n由于心臟組織中基本不存在具有解毒作用的酶類，由于心臟組織中基本不存在具有解毒作用的酶類，因此，其毒性往往比其他組織要大。另外，蒽環因此，其毒性往往比其他組織要大。另外，蒽環的氧化還原循環抑制了谷光苷肽超氧酶的活性的氧化還原循環抑制了谷光苷肽超氧酶的活性. 蒽環類氧化還原循環以及由此產生自由基的過程蒽環類氧化還原循環以及由此產生自由基的過程 多重作用機制多重作用機制: :n蒽環類抗腫瘤抗生素進入胞內與線粒體發生交互蒽環類抗腫瘤抗生素進入胞內與線粒體發生交互作用后，引起一系列的生物學效應：作用后，引起

18、一系列的生物學效應：n一是導致細胞色一是導致細胞色c c的釋放，其誘導細胞發生調亡；的釋放，其誘導細胞發生調亡；n二是產生自由基，導致脂質過氧化、二是產生自由基，導致脂質過氧化、dnadna斷裂和斷裂和蛋白質破壞，以及鈣離子釋放；蛋白質破壞，以及鈣離子釋放；n三是與金屬離子形成復合物，導致自由基的產生；三是與金屬離子形成復合物，導致自由基的產生；n四是與脂質發生交互作用，導致膜結構的改變和四是與脂質發生交互作用，導致膜結構的改變和某些酶的抑制；某些酶的抑制；n五是抑制某些酶的活性。五是抑制某些酶的活性。 蒽環類抗腫瘤抗生素的生物學效應和分子作用機制蒽環類抗腫瘤抗生素的生物學效應和分子作用機制

19、第二節第二節 絲裂霉素絲裂霉素c cn絲裂霉素是一類強效抗生素，于絲裂霉素是一類強效抗生素，于19501950年由日本微年由日本微生物學家從生物學家從streptomyces caesoitosusstreptomyces caesoitosus的發酵的發酵培養物中發現。其家族成員之一絲裂霉素培養物中發現。其家族成員之一絲裂霉素c c（mitomycinmitomycin c c，mcmc）。）。n由于絲裂霉素由于絲裂霉素c c對實體瘤具有廣譜的抗腫瘤活性，對實體瘤具有廣譜的抗腫瘤活性，已于上世紀已于上世紀6060年代被用于臨床癌癥化療。年代被用于臨床癌癥化療。nmcmc是乳房、肺，前列腺癌癥

20、聯合化療的一種重要是乳房、肺，前列腺癌癥聯合化療的一種重要藥物，也是少數幾種有效的抗結腸癌藥物之一，藥物，也是少數幾種有效的抗結腸癌藥物之一，并且是治療表皮膀胱癌所選擇的藥物之一和單一并且是治療表皮膀胱癌所選擇的藥物之一和單一治療非小細胞型肺癌的最具活性的藥物治療非小細胞型肺癌的最具活性的藥物。 絲裂霉素類的化學結構絲裂霉素類的化學結構 一、絲裂霉素通過與一、絲裂霉素通過與dnadna交聯，作為一種交聯，作為一種強效的細胞毒損傷物質強效的細胞毒損傷物質n早期的分子藥物學關于早期的分子藥物學關于mcmc的研究揭示了這類抗腫瘤抗生素的研究揭示了這類抗腫瘤抗生素的一種特殊能力：的一種特殊能力：mcm

21、c和該族化合物的其它成員能夠使和該族化合物的其它成員能夠使dnadna鏈產生交聯。鏈產生交聯。n盡管盡管dnadna被一些簡單的化學合成雙功能烷化劑交聯的現象被一些簡單的化學合成雙功能烷化劑交聯的現象提早兩年已被發現，但絲裂霉素卻是具有這種功能的唯一提早兩年已被發現，但絲裂霉素卻是具有這種功能的唯一一種天然抗生素。一種天然抗生素。n關于絲裂霉素具有這種烷化作用的證據已被確證。例如：關于絲裂霉素具有這種烷化作用的證據已被確證。例如：伴隨著交聯，藥物分子只結合在一條伴隨著交聯，藥物分子只結合在一條dnadna鏈上。鏈上。n絲裂霉素主要是作為一種絲裂霉素主要是作為一種dnadna復制抑制劑而發揮抗細

22、胞活復制抑制劑而發揮抗細胞活性已被證實性已被證實, ,很多證據揭示，這種抑制基本上是由很多證據揭示，這種抑制基本上是由mcmc誘導誘導的交聯造成的。的交聯造成的。 二、生物還原性藥物活性：二、生物還原性藥物活性：絲裂霉素絲裂霉素c c作為原型起作用作為原型起作用n在在lyerlyer和和szybalskiszybalski的經典論文中（的經典論文中（19641964）第一次描述了）第一次描述了有關有關mcmc分子機制的另一個獨特的特征是：分子機制的另一個獨特的特征是：dnadna交聯和烷化交聯和烷化活性需要還原醌活性需要還原醌，這才使得藥物轉化為高活性的烷基化形，這才使得藥物轉化為高活性的烷基

23、化形式。這種特性被認為在癌癥化療中很重要。式。這種特性被認為在癌癥化療中很重要。n相對于生長在有氧環境下的細胞，相對于生長在有氧環境下的細胞，mcmc和甲基絲裂霉素對培和甲基絲裂霉素對培養在缺氧條件下細胞有選擇性細胞毒性，這可通過養在缺氧條件下細胞有選擇性細胞毒性，這可通過o2o2抑制抑制絲裂霉素的還原活性來解釋。絲裂霉素的還原活性來解釋。n這些發現使人們得到這樣一個假設：絲裂霉素擁有獨特的這些發現使人們得到這樣一個假設：絲裂霉素擁有獨特的抗腫瘤選擇性，即作用于于實體瘤的缺氧區，這些區域通抗腫瘤選擇性，即作用于于實體瘤的缺氧區，這些區域通常對放射治療和其它需氧治療有抗性。常對放射治療和其它需氧

24、治療有抗性。 三、由三、由mcmc導致的導致的dnadna烷化和交聯的機制烷化和交聯的機制n dnadna交聯劑是癌癥化療藥物的重要成員，最好的交聯劑是癌癥化療藥物的重要成員，最好的例子是合成藥物苯丁酸氮芥、氮芥、卡氮芥，以例子是合成藥物苯丁酸氮芥、氮芥、卡氮芥，以及環磷酰胺等。及環磷酰胺等。n與合成藥物相比，與合成藥物相比，mcmc是這類化合物中唯一的天然是這類化合物中唯一的天然來源的物質，有更復雜的化學結構和作用機制。來源的物質，有更復雜的化學結構和作用機制。nmcmc的復雜性提供了很好的機會來研究它的結構、的復雜性提供了很好的機會來研究它的結構、還原機制、還原機制、dnadna損傷、生物

25、活性等與化療效應之間損傷、生物活性等與化療效應之間的關系。的關系。 mcmc的還原活的還原活化途徑以及化途徑以及通過活化的通過活化的絲裂霉素對絲裂霉素對dnadna進行交進行交聯的機制聯的機制 kw-2149kw-2149與與bms-181174bms-181174的化學結構的化學結構以及經谷胱苷肽活化的機制以及經谷胱苷肽活化的機制 fr900482fr900482和和fr66979fr66979的還原活化機制的還原活化機制 絲裂霉素絲裂霉素c c與與dnadna單功能和雙功能單功能和雙功能活化形成加合物的機制活化形成加合物的機制 由由mcmc在對在對dnadna引起交聯時的兩步反應引起交聯時

26、的兩步反應 活化形式的活化形式的mcmc中中c-10c-10氧原子與氧原子與dnadna之間的之間的cpgcpg順序特異性的順序特異性的h-h-鍵鍵箭頭指向作為共價反應靶位的鳥嘌呤mcmc單加合物存在下，專為單加合物存在下，專為cg-cgcg-cg序列交聯序列交聯 單烷化的單烷化的mc-dnamc-dna加合物模式加合物模式 mcmc在在c4pg5c4pg5中鳥嘌呤中鳥嘌呤g5g5殘基的殘基的n2n2位烷化；通過位烷化；通過mcmc分子中分子中c10c10與鳥嘌呤與鳥嘌呤g15g15之間的鍵的作用可以形成交鏈的加合物。之間的鍵的作用可以形成交鏈的加合物。 第三節第三節 博萊霉素類抗腫瘤抗生素博

27、萊霉素類抗腫瘤抗生素n一、博萊霉素類抗生素的結構特征一、博萊霉素類抗生素的結構特征n博萊霉素（博萊霉素（bleomycinbleomycin ，blm)blm)是一族具有獨特是一族具有獨特結構和作用的廣譜抗菌抗腫瘤抗生素，是日本結構和作用的廣譜抗菌抗腫瘤抗生素，是日本微生物化學研究所梅澤賓夫首先從輪枝鏈霉菌微生物化學研究所梅澤賓夫首先從輪枝鏈霉菌( (streptomyces vertillusstreptomyces vertillus ) )中分離到的，屬中分離到的，屬于糖肽類抗生素。于糖肽類抗生素。nblmblm組分繁多，在天然組份中結構衍生物有十幾組分繁多，在天然組份中結構衍生物有十幾

28、個。個。 一個典型的一個典型的blm-a2blm-a2分子由四部分組成：分子由四部分組成：1 1）末端氨基，參與）末端氨基，參與blmblm與核酸的相互作用；與核酸的相互作用；2 2）bithiazolebithiazole部分，也參與部分，也參與blmblm通過通過dnadna小溝與小溝與dnadna結合；結合；3 3） 一個假肽部分，通一個假肽部分，通過幾個配位鍵結合過渡態金屬，與識別特定過幾個配位鍵結合過渡態金屬，與識別特定dnadna序列有關；序列有關；4 4） 一個多聚糖部分，一個多聚糖部分，其功能尚待討論。其功能尚待討論。泰萊霉素（泰萊霉素（talisomycintalisomyc

29、in）被稱為第三代博萊霉素，其療效）被稱為第三代博萊霉素，其療效比博萊霉素好，而毒副作用較小。泰萊霉素的化學結構。比博萊霉素好，而毒副作用較小。泰萊霉素的化學結構。 nhhnhnnh2onh2nhnhnh2ch3hnoonhhoch3ohohnch3nhnnhnonh2nh2nh2oh2nonsnsronnhohooohohor =oohh2nh3cohr =oohoohohoonh2tallysomycin atallysomycin boh一、博萊霉素類抗生素的作用機制一、博萊霉素類抗生素的作用機制n有些抗腫瘤藥物具有斷裂有些抗腫瘤藥物具有斷裂dnadna的功能，其的功能，其中許多是通過氧

30、化還原系統來活化這些中許多是通過氧化還原系統來活化這些藥物分子，形成具有自由基狀態的藥物。藥物分子，形成具有自由基狀態的藥物。n博萊霉素和培洛霉素屬于這類抗腫瘤抗博萊霉素和培洛霉素屬于這類抗腫瘤抗生素。生素。 1 1、博萊霉素金屬、博萊霉素金屬o2 o2 復合物氧化還原特性復合物氧化還原特性nblmblm能同時結合氧及氧化還原活性過渡態金屬離能同時結合氧及氧化還原活性過渡態金屬離子，如：鐵、鈷、鋅、鎳、銅。子，如：鐵、鈷、鋅、鎳、銅。n這些離子與這些離子與blmblm的假肽部分的幾個氨基組成螯合的假肽部分的幾個氨基組成螯合物。物。n這些復合物中最穩定的是與鈷形成的螯合物。這些復合物中最穩定的是

31、與鈷形成的螯合物。六個配位鍵使結合不可逆。六個配位鍵使結合不可逆。nblm-fe2blm-fe2與與o2o2形成三元加合物，結合到形成三元加合物，結合到dnadna上上并在并在fe2fe2氧化為氧化為fe3fe3后對后對dnadna脫氧核糖脫氧核糖c4c4位位進行親核攻擊。進行親核攻擊。 在有氧（在有氧（a a）或無氧（）或無氧（b b）情況下，將分別導致）情況下，將分別導致dnadna鏈的切割，鏈的切割，以及在以及在dnadna鏈保持完整的情況下釋放游離堿基和產生一種氧鏈保持完整的情況下釋放游離堿基和產生一種氧化性破壞的糖。化性破壞的糖。 1 1、博萊霉素金屬、博萊霉素金屬o2 o2 復合物

32、氧化還原特性復合物氧化還原特性n與其他金屬離子形成的加合物僅在十分有限與其他金屬離子形成的加合物僅在十分有限的條件下才被激活。而的條件下才被激活。而fe2fe2的再生允許三元的再生允許三元復合物復合物blm-fe2+-o2blm-fe2+-o2保持催化活性。據估計，保持催化活性。據估計，一個一個blmblm分子可產生分子可產生8 81010個個dnadna裂縫。裂縫。n因此，因此，blmblm可以被看作一個小的核酸內切酶。可以被看作一個小的核酸內切酶。 a a：金屬離子：金屬離子coco（iiiiii）與）與peppep的的結合模式。結合模式。來源于來源于peppep的的5 5個氮個氮供體原子

33、和供體原子和1 1個氫過氧化物基團個氫過氧化物基團與鈷以特有的幾何性狀結合；與鈷以特有的幾何性狀結合；其赤道面上的配體包括腺嘌呤其赤道面上的配體包括腺嘌呤上的次級胺、嘧啶上的次級胺、嘧啶n5n5的的p p、咪唑、咪唑的的n1n1，以及酰胺氮上的，以及酰胺氮上的h h；其軸；其軸向對向對copepcopep的配體為的配體為man-nh2man-nh2和和ho2-ho2-（對（對codpepcodpep的配體為的配體為a-nh2a-nh2和和ho2-ho2-）。）。b b：codpepcodpep-cgtacg-cgtacg復合物的三復合物的三維結構。維結構。紅色的圓球代表鈷離紅色的圓球代表鈷離子

34、；子；codpepcodpep的金屬結合結構域的金屬結合結構域在靠近在靠近g8-t9g8-t9的的dnadna小溝中結合；小溝中結合；注意注意ho2-ho2-基團與基團與t9t9的的h4h4鄰近。鄰近。c c：codpepcodpep的嘧啶環通過識別一的嘧啶環通過識別一個鳥嘌呤堿基的氫鍵與個鳥嘌呤堿基的氫鍵與g8-c5g8-c5堿堿基對結合，形成一個三聯體。基對結合，形成一個三聯體。 2 2、與核酸的相互作用，在、與核酸的相互作用，在dnadna上的切割轉移性上的切割轉移性nblmblm在在gcgc堿基對的水平上切割堿基對的水平上切割dnadna。二噻唑和末端。二噻唑和末端氨基部分通過使氨基部

35、分通過使blmblm在在dnadna上結合更穩定對上結合更穩定對blmblm的的作用機制起到很大作用，無論作用機制起到很大作用，無論fe2fe2再生的機制再生的機制實際如何，復合物在初始實際如何，復合物在初始gcgc堿基對水平的時間比堿基對水平的時間比fe2fe2再生的必要時間長，因為再生的必要時間長，因為blmblm經常可發起另經常可發起另一次對反鏈一次對反鏈dnadna上（無序列特異性位點，根據第上（無序列特異性位點，根據第一切割位點而定一切割位點而定1 1或或-1c-1c）的親核進攻。）的親核進攻。n這將導致頻繁的雙鏈這將導致頻繁的雙鏈dnadna斷裂：平均一個雙鏈裂斷裂：平均一個雙鏈裂

36、為為6 68 8個個dnadna單鏈。單鏈。3 3、在染色質上的切割特異性、在染色質上的切割特異性n在染色質水平上，限制因素不是由在染色質水平上，限制因素不是由blmblm所識別的所識別的gcgc堿基對，而是藥物對這些序列的趨近性。已經證堿基對，而是藥物對這些序列的趨近性。已經證實，實，blmblm優先在活躍的被轉錄的染色質結構域水平優先在活躍的被轉錄的染色質結構域水平上切割上切割dnadna；而且，在這些結構域中，優先在連接；而且，在這些結構域中，優先在連接兩個相鄰的染色體的兩個相鄰的染色體的dnadna連接處切割。連接處切割。n當染色質在當染色質在dnadna凝膠電泳前經過足夠數量的凝膠電

37、泳前經過足夠數量的blmblm處處理后將導致寡核小體梯度的產生。理后將導致寡核小體梯度的產生。n端粒合成序列也可以被端粒合成序列也可以被blmblm切割。切割。4 4、其他核酸的切割、其他核酸的切割nblmblm還可以在一定的部位切割還可以在一定的部位切割rnarna。例如，。例如，blmblm可在一個特定的位置消化可在一個特定的位置消化5s rrna5s rrna、酵、酵母母 trnatrna、枯草芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌trnatrna，以及，以及hiv1hiv1的的一個一個mrnamrna轉錄產物。轉錄產物。n總之，總之，blmblm結合并從單鏈和雙鏈伸長連接處結合并從單鏈和雙鏈伸長連接處

38、破壞這些分子。破壞這些分子。5 5、與蛋白質的相互作用，、與蛋白質的相互作用，blmblm水解酶水解酶nblmblm水解酶催化水解酶催化blmblm脫氨失活，此酶在動物細胞及酵母脫氨失活，此酶在動物細胞及酵母細胞內都存在。酵母基因序列已經測定，而細胞內都存在。酵母基因序列已經測定，而blmblm水解酶水解酶與半胱氨酸蛋白酶家族有相似性。該蛋白在細胞中位與半胱氨酸蛋白酶家族有相似性。該蛋白在細胞中位置尚未確定。置尚未確定。n盡管各種細胞對盡管各種細胞對blmblm的抵抗作用都歸結于此酶，例如的抵抗作用都歸結于此酶，例如b b淋巴瘤、肺癌、大腸癌，淋巴瘤、肺癌、大腸癌，blmblm水解酶對水解酶對

39、blmblm的特異性及的特異性及其保護細胞不受其保護細胞不受blmblm傷害的機理仍不明了。其實，它的傷害的機理仍不明了。其實，它的活性在細胞提取物中十分易測，但在完整的細胞中測活性在細胞提取物中十分易測，但在完整的細胞中測定困難。定困難。n然而，有研究表明，半胱氨酸蛋白酶抑制劑然而，有研究表明，半胱氨酸蛋白酶抑制劑e64e64可能通可能通過抑制過抑制blmblm水解酶活性而加強水解酶活性而加強blmblm活性。活性。6 6、博萊霉素抑制蛋白、博萊霉素抑制蛋白brpbrpnbrpbrp是一類對是一類對blmblm有高度特異性的有高度特異性的blmblm結合蛋白。結合蛋白。他們在產生他們在產生b

40、lmblm或或blmblm衍生物，如泰萊霉素的衍生物，如泰萊霉素的微生物菌體中被發現。微生物菌體中被發現。n編碼這些蛋白的一個基因，還在具有幾種抗編碼這些蛋白的一個基因，還在具有幾種抗生素抗性的生素抗性的tn5tn5細菌轉座子中被發現。這一基細菌轉座子中被發現。這一基因很短（因很短（ca.400bpca.400bp），且其編碼的這些蛋白），且其編碼的這些蛋白在細胞核中組成二聚體。在細胞核中組成二聚體。n它們通過與它們通過與blmblm形成穩定的可阻止形成穩定的可阻止blmblm接近接近dnadna的復合物使的復合物使blmblm失活。失活。 三、博萊霉素的毒理學三、博萊霉素的毒理學1 1、博萊

41、霉素對動物細胞的作用、博萊霉素對動物細胞的作用n用用14c14c標記的標記的blmblm通過放射自顯影表明通過放射自顯影表明blmblm起先位于起先位于細胞膜水平，幾小時后博萊霉素就位于細胞核了。細胞膜水平，幾小時后博萊霉素就位于細胞核了。n19841984年，年，royroy核核horwitzhorwitz證明加入介質中的證明加入介質中的blmblm只有只有低于低于0.10.1的的blmblm與細胞結合。與細胞結合。19861986年，年，lymanlyman等發現等發現全部全部blmblm與細胞的結合物呈現兩種組成：一個是特與細胞的結合物呈現兩種組成：一個是特異性的另一個是非特異性的。異性

42、的另一個是非特異性的。n可是，這些為數不多的研究指出，就像其他細胞可是，這些為數不多的研究指出，就像其他細胞毒性藥物一樣，滲透擴散是毒性藥物一樣，滲透擴散是blmblm進入細胞的主要途進入細胞的主要途徑。徑。 2 2、博萊霉素遺傳毒性效應、博萊霉素遺傳毒性效應n博萊霉素誘導的細胞死亡原因歸結于博萊霉素誘導的細胞死亡原因歸結于dnadna雙鏈的斷雙鏈的斷裂和染色體片斷的丟失。裂和染色體片斷的丟失。n另外，另外，blmblm誘導染色體畸變：缺失、雙中心粒及多誘導染色體畸變：缺失、雙中心粒及多中心粒、成環、交換，以及斷裂，但是中心粒、成環、交換，以及斷裂，但是blmblm不誘導不誘導姐妹染色單體交換

43、。姐妹染色單體交換。n分裂間期用分裂間期用blmblm處理的細胞經常產生雙核，而且經處理的細胞經常產生雙核，而且經常產生微核。這些是由放射生物學家描述的有絲常產生微核。這些是由放射生物學家描述的有絲分裂細胞死亡的特征。分裂細胞死亡的特征。nblmblm有微弱的誘變性，主要是通過缺失的發生。因有微弱的誘變性，主要是通過缺失的發生。因為為dnadna修復缺失型細胞對修復缺失型細胞對blmblm更敏感，所以更敏感，所以dnadna修修復的增加可被看作是抵抗復的增加可被看作是抵抗blmblm的一個機制。的一個機制。 3 3、博萊霉素細胞毒性效應、博萊霉素細胞毒性效應nblmblm對培養細胞的細胞毒性曲

44、線與其他所有細胞對培養細胞的細胞毒性曲線與其他所有細胞毒性化合物不同。毒性化合物不同。n細胞存活曲線作為細胞存活曲線作為blmblm濃度的函數，在通常的半濃度的函數，在通常的半對數坐標系中作的點，表現出不尋常的無法合理對數坐標系中作的點，表現出不尋常的無法合理解釋的連續向上的凹曲線。解釋的連續向上的凹曲線。n實際上在細胞內沒有對實際上在細胞內沒有對blmblm靶位的限制，與細胞靶位的限制，與細胞循環相位有關的毒性沒有區別，而且沒有抑制細循環相位有關的毒性沒有區別，而且沒有抑制細胞的快速誘導。胞的快速誘導。n在在g2/mg2/m期內的細胞比期內的細胞比g1g1期的細胞更敏感，但是兩期的細胞更敏感

45、，但是兩種細胞都顯示出同樣的向上的凹曲線。種細胞都顯示出同樣的向上的凹曲線。4 4、質膜限制、質膜限制blmblm細胞內攝作用及細胞內攝作用及blmblm細胞毒性細胞毒性n質膜顯著地限制質膜顯著地限制blmblm分子到達細胞內部的數量。其分子到達細胞內部的數量。其實，如果用穩定的實，如果用穩定的57co57co放射標記的放射標記的blmblm復合物經細復合物經細胞內攝作用進入滲透化細胞內部，細胞重新密封胞內攝作用進入滲透化細胞內部，細胞重新密封后，反復洗滌細胞，沒有發現內部放射活性泄漏。后，反復洗滌細胞，沒有發現內部放射活性泄漏。n這表明，這表明，blmblm不能通過質膜從細胞內部逃逸出來，不

46、能通過質膜從細胞內部逃逸出來，這明顯證明了這明顯證明了blmblm不能滲透通過質膜。不能滲透通過質膜。n然而，然而，blmblm的細胞毒性雖然被限制了，但仍可在完的細胞毒性雖然被限制了，但仍可在完整的非滲透化細胞中檢測出來，那個不尋常的向整的非滲透化細胞中檢測出來，那個不尋常的向上凹曲線的產生是由于上凹曲線的產生是由于blmblm透過細胞的質膜依賴性透過細胞的質膜依賴性限制。限制。n另外，由另外，由blmblm刺激的有絲分裂細胞死亡是通過細胞刺激的有絲分裂細胞死亡是通過細胞內攝作用進入細胞內部的少量內攝作用進入細胞內部的少量blmblm分子的結果。分子的結果。第四節第四節 其他類別的抗腫瘤抗生

47、素其他類別的抗腫瘤抗生素一、放線菌素一、放線菌素d dn放線菌素類放線菌素類(actinomycins(actinomycins，actdactd) )是一類含有環是一類含有環肽的抗生素，結構中含有兩條對稱的五肽內酯環肽的抗生素，結構中含有兩條對稱的五肽內酯環, ,連接于一個吩惡嗪酮發色團，如圖所示。連接于一個吩惡嗪酮發色團，如圖所示。n它也是最早用于臨床的抗腫瘤抗生素。它也是最早用于臨床的抗腫瘤抗生素。n自發現放線菌素對何杰金氏病有效后自發現放線菌素對何杰金氏病有效后, ,人們開始從人們開始從微生物產物中尋找抗腫瘤藥物。微生物產物中尋找抗腫瘤藥物。n至今至今, ,報道的放線菌素已有報道的放線

48、菌素已有5050種以上，臨床上應用種以上，臨床上應用的僅為放線菌素的僅為放線菌素c c和和d d。 放線菌素放線菌素d d的化學結構的化學結構 放線菌素d的作用機制n放線菌素放線菌素d d通過與通過與dnadna雙鏈的緊密結合，干雙鏈的緊密結合，干擾擾dnadna的復制和轉錄來發揮生物學活性。的復制和轉錄來發揮生物學活性。n根據研究，根據研究，actdactd對對dnadna作用的順序特異性主作用的順序特異性主要為要為5-gpc5-gpc結合位點，盡管諸如結合位點，盡管諸如gpggpg這樣這樣的序列對的序列對actdactd具有特殊的親和力。具有特殊的親和力。nactdactd通過位于通過位于

49、dnadna小溝處的兩個環狀戊肽，小溝處的兩個環狀戊肽，在在gpcgpc處將其藥物分子中的吩惡嗪酮稠環嵌處將其藥物分子中的吩惡嗪酮稠環嵌入到入到dnadna與之結合，且發現在與之結合，且發現在actdactd與鄰近的與鄰近的n2n2氨基基團之間具有很強的氫鍵。氨基基團之間具有很強的氫鍵。n與與gpcgpc位點的結合親和力也受到側序列的影位點的結合親和力也受到側序列的影響。響。actdactd-ga-gatgcttgcttctc復合物復合物 二、烯二炔類抗腫瘤抗生素二、烯二炔類抗腫瘤抗生素n近年來，在微生物代謝產物的抗腫瘤生物近年來，在微生物代謝產物的抗腫瘤生物活性物質的篩選過程中，發現了許多新

50、的活性物質的篩選過程中，發現了許多新的抗腫瘤抗生素，其中最引人注目的成果之抗腫瘤抗生素，其中最引人注目的成果之一是一是19851985年前后相繼發現的具有環狀烯二年前后相繼發現的具有環狀烯二炔結構的新型抗生素，包括：炔結構的新型抗生素，包括：calicheamicincalicheamicin；nesperamicinesperamicin；ndynemicinadynemicina；nneocarzinostatinneocarzinostatin（ncsncs）等。）等。 一些烯二炔類抗腫瘤抗生素的化學結構（一些烯二炔類抗腫瘤抗生素的化學結構（a ac c）以及通過以及通過bergmanb

51、ergman重排形成雙自由基的機理重排形成雙自由基的機理作用機制作用機制n烯二炔類抗生素切斷烯二炔類抗生素切斷dnadna的作用涉及到這類的作用涉及到這類抗生素與抗生素與dnadna雙螺旋小溝的結合，其活化形雙螺旋小溝的結合，其活化形式必須先經過式必須先經過bergmanbergman重排反應形成芳香雙重排反應形成芳香雙自由基活性物質。自由基活性物質。n在在dnadna小溝中的雙自由基接近兩根鏈的糖小溝中的雙自由基接近兩根鏈的糖- -磷酸骨架。通過雙自由基，同時從相對鏈磷酸骨架。通過雙自由基，同時從相對鏈的糖上奪取氫原子從而導致雙鏈的斷裂。的糖上奪取氫原子從而導致雙鏈的斷裂。 三、鏈黑菌素三、

52、鏈黑菌素n1 1、簡介、簡介n鏈黑菌素（鏈黑菌素（streptonigrinstreptonigrin，snsn）是從）是從strptomyces flocculusstrptomyces flocculus培養物中分離到的培養物中分離到的一種氨基苯醌類抗腫瘤抗生素。一種氨基苯醌類抗腫瘤抗生素。n由由raorao等在等在19631963年通過化學分析法和質譜鑒年通過化學分析法和質譜鑒定并最終由定并最終由chiuchiu和和lipscomblipscomb于于19751975年用年用x-x-衍射法確證。分子結構中衍射法確證。分子結構中a a、b b和和c c環幾乎共環幾乎共平面，而平面，而d d

53、環與它們完全垂直。環與它們完全垂直。 鏈黑菌素的化學結構鏈黑菌素的化學結構 2 2、鏈黑菌素的、鏈黑菌素的dnadna損傷效應損傷效應n鏈黑菌素表現出多種對鏈黑菌素表現出多種對dnadna的不可逆性的金屬絡合的不可逆性的金屬絡合位和絡合鍵，通過特定的金屬離子如鋅、銅、鐵、位和絡合鍵，通過特定的金屬離子如鋅、銅、鐵、錳、鎘、金形成鏈黑菌素錳、鎘、金形成鏈黑菌素- -金屬金屬-dna-dna絡合物。金屬絡合物。金屬離子的出現阻止了離子的出現阻止了sn-dnasn-dna的締合。的締合。n用含有不同的鋅摩爾當量的用含有不同的鋅摩爾當量的dnadna滴定鏈黑菌素表明：滴定鏈黑菌素表明：一分子鏈黑菌素需

54、要一分子鏈黑菌素需要5.75.7摩爾鋅離子和摩爾鋅離子和20202525摩爾摩爾的磷酸的磷酸dnadna才能形成絡合物。才能形成絡合物。nsinhasinha報道說離體的化學溫育降低鏈黑菌素與報道說離體的化學溫育降低鏈黑菌素與dnadna的絡合，的絡合，250250個核苷酸結合個核苷酸結合1 1分子鏈黑菌素，而二分子鏈黑菌素，而二價鋅離子的存在大大加強了成鍵，使絡合變為價鋅離子的存在大大加強了成鍵，使絡合變為180180個核苷酸結合個核苷酸結合1 1分子鏈黑菌素。分子鏈黑菌素。 n3、染色體效應、染色體效應n1） 由由sn引起的染色體畸變和引起的染色體畸變和sces（姐妹（姐妹染色體交換）；染

55、色體交換）；n2） sn造成的染色體著絲點及造成的染色體著絲點及dna損傷。損傷。3 3）snsn誘導的染色體及誘導的染色體及dnadna損傷的預防損傷的預防n（1 1） 抗氧化化合物抗氧化化合物n人們發現抗氧化酶，如超氧化物歧化酶（人們發現抗氧化酶，如超氧化物歧化酶（sodsod）和）和過氧化氫酶（過氧化氫酶（catcat）可以在非細胞系統中，完全抑）可以在非細胞系統中，完全抑制由制由snsn誘導的脫氧核糖衰變和誘導的脫氧核糖衰變和dnadna斷裂。斷裂。n（2 2）金屬螯合劑）金屬螯合劑n 金屬螯合劑也被發現對防止由金屬螯合劑也被發現對防止由snsn引起的引起的dnadna損損傷有保護作用

56、。人們還發現螯合化合物去鐵敏傷有保護作用。人們還發現螯合化合物去鐵敏（解毒藥）和（解毒藥）和2.22.2dipyridyldipyridyl（二吡啶基），能（二吡啶基），能夠保護游離夠保護游離dnadna和細菌細胞不受和細菌細胞不受snsn誘導產生的毒素，誘導產生的毒素，以及以及tptp（4 4羥基羥基2 2，2 2，6 6，6 6四甲基哌啶四甲基哌啶1 1內酯，一種具有抗氧化特性的硝基氧自由基）內酯，一種具有抗氧化特性的硝基氧自由基）的傷害。的傷害。 四、偏端霉素四、偏端霉素a a和倍癌霉素和倍癌霉素a an具有（具有（a/ta/t）n n序列的窄小溝對于偏端霉素序列的窄小溝對于偏端霉素a

57、a（distamycindistamycin a a）這類稱之為小溝結合物）這類稱之為小溝結合物的藥物（的藥物（minor groove bindersminor groove binders，mgbsmgbs），），是很好的結合位點。是很好的結合位點。 偏端霉素偏端霉素a(a)a(a)的化學結構以及偏端霉素的化學結構以及偏端霉素- -cgcaaatttgcgcgcaaatttgcg復合物模式復合物模式(b)(b) 倍癌霉素倍癌霉素a an倍癌霉素倍癌霉素a a與偏端霉素與偏端霉素a a的作用機制相似，的作用機制相似，主要位點是腺嘌呤分子中主要位點是腺嘌呤分子中n3n3烷化，盡管有烷化，盡管有

58、時也在鳥嘌呤的時也在鳥嘌呤的n3n3位烷化。位烷化。 a a：倍癌霉素：倍癌霉素a-dnaa-dna（gaaagaaaa agg + ccttttcgg + ccttttc）加合物；）加合物；b:b:在偏端霉素在偏端霉素a a（紫色）介導下，倍癌霉素（紫色）介導下，倍癌霉素a a（桔紅色）與（桔紅色）與caggtcaggtg ggt + gt + accacctg accacctg 中中g g分子中分子中n3n3形成共價結合的三元加合物；形成共價結合的三元加合物； ：表示被烷化的核苷位點。：表示被烷化的核苷位點。五、多色霉素類抗腫瘤抗生素五、多色霉素類抗腫瘤抗生素n通過攻擊通過攻擊dnadna

59、大溝實現抗腫瘤生物學效應的藥物非大溝實現抗腫瘤生物學效應的藥物非常少。一些致癌物質如活化的黃曲霉毒素常少。一些致癌物質如活化的黃曲霉毒素b1b1，其，其致癌作用是通過對鳥嘌呤致癌作用是通過對鳥嘌呤n7n7的攻擊實現的。的攻擊實現的。n有趣的是，多色霉素類（有趣的是，多色霉素類（pluramycinspluramycins）抗腫瘤抗）抗腫瘤抗生素通過嵌入生素通過嵌入dnadna大溝實現抗腫瘤生物學活性，這大溝實現抗腫瘤生物學活性，這類抗生素包括類抗生素包括altromycinaltromycin、克大霉素、克大霉素（kidamycinkidamycin）、赫大霉素（）、赫大霉素（hedamyci

60、nhedamycin）、多色）、多色霉素、新多色霉素（霉素、新多色霉素（neopluramycinneopluramycin）、）、dc92-bdc92-b，以及紅玉黃素以及紅玉黃素a a（rubiflavinrubiflavin a a）等。）等。 （a a）所示為多色霉素的化學結）所示為多色霉素的化學結構；構；（b b）所示為多色霉素）所示為多色霉素- -（n7-n7-鳥鳥嘌呤）嘌呤）dnadna加合物：在加合物：在c2c2位嵌入位嵌入部分的側鏈（白色），其與鳥部分的側鏈（白色），其與鳥嘌呤嘌呤n7n7發生反應，以及在發生反應，以及在c8c8和和c10c10位的糖（黃色），其與小溝位的糖（