遗传因子DNA是大多数抗癌、抗病毒试剂在体内的主要靶向分子,HSA是体内主要的运载体,研究小分子化合物与DNA和HSA的相互作用对深入认识DNA的结构和功能和设计开发新药等方面具有重大的意义。咔咯特殊的结构和光物理性质使其相关研究在近几十年兴起并迅速发展,水溶性咔咯的合成和研究为咔咯化合物在生物化学领域提供新的契机;金属镓是继铂之后的第二种治疗癌症的金属元素,其配合物的细胞渗透性好,临床证明有很好的抗肿瘤活性且毒副作用小,作为新型潜在的金属配合物药物而被广泛关注。为了探究水溶性咔咯在生物化学领域的潜在应用价值,本文以三种水溶性咔咯作为研究对象,研究了它们与DNA和HSA的相互作用以及核酸酶活性,主要工作内容包括以下几个方面:1、合成了5,10,15-三(4-羧基苯基)咔咯(2),采用紫外-可见吸收光谱、质谱、核磁共振谱和元素分析对目标化合物进行表征。采用光谱法和粘度法研究了2与DNA分子之间的相互作用,结果表明,2是以外部结合模式与DNA作用,其结合常数为1.05×105 M-1。采用琼脂糖凝胶电泳实验考查了2的光核酸酶活性,发现具有较好的断裂DNA效果,其光断裂DNA机理与单线态氧自由基有关。此外,利用四甲基偶氮唑蓝(MTT)染色法初步测试了2对MDA-MB-231(高转移乳腺癌细胞)、Hella(人宫颈癌细胞)和Hep G2(人肝癌细胞)细胞株的体外抗癌活性,结果发现它对所研究的三种细胞株均没有毒性;进一步研究其与HSA形成的2-HSA复合物的细胞毒性,结果发现在光照条件下,2-HSA复合物对三种肿瘤细胞有轻微的毒性,这预示着2可能是一种很好的荧光探针。2、采用荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、圆二色光谱和分子对接计算研究了2和5,10,15-三[4-(N-甲基-吡啶)]咔咯(3)与HSA的相互作用。结果表明,作用过程中形成了咔咯-HSA复合物静态猝灭了HSA的内源荧光;2和3均能较好地结合在HSA分子上,2结合得更加紧密,可能与氢键作用有关。选择华法林和布洛芬作为位点标记物探究了2和3在HSA分子上的结合位点,发现它们在site I和site II均有结合,更倾向于结合在site I。通过Foster能量转移理论计算得出咔咯化合物与HSA的结合距离,r=2~4 nm说明在结合过程中伴随有非辐射能量转移。此外,研究发现2或3与HSA之间的相互作用对HSA的二级结构有一定的影响,主要是α-螺旋结构相对含量的减少。4、同样的实验方法研究了5,10,15-三[(4-(N-甲基-吡啶基)]咔咯镓配合物(3-Ga)与HSA的结合作用。结果表明3-Ga也是以形成复合物的静态机理猝灭了HSA的荧光,且与HSA发生较强的结合作用,结合常数为2.82×104 M-1,结合距离为3.342 nm。结合反应的热力学数据表明3-Ga与HSA之间的作用力类型主要是疏水作用和静电作用。位点竞争实验和分子对接计算表明3-Ga更倾向于结合在HSA亚结构域IIIA的site II位点处,且结合作用也扰动了HSA的α-螺旋结构。