随着医疗水平的不断提高和抗肿瘤药物大力开发,尽管恶性肿瘤患者数量逐年增多,但肿瘤病死率逐年降低。喜树碱就是其中一种重要的天然抗肿瘤药物,它是一种天然喹啉类生物碱。作为拓扑异构酶I(Top I)的高效抑制剂这一独特的作用机制一直受到人们的关注。喜树碱极差的水溶性以及体内E环不稳定性严重限制了其临床应用,因此大量针对其溶解性和稳定性而改良结构的衍生物被合成出来,其中三种(Topotecan,irinotecan和belotecan)已经被应用于临床治疗,还有一部分正在进行临床前期研究。蛋白质是生命体的基础物质,同时也是遗传性状直接表达的载体,参与多种重要的生命过程;核酸是生命体的遗传物质、生命信息的载体,在生物体的生长、发育、功能表达、繁育等过程中起着至关重要的作用。蛋白质和核酸常常被选为体外生物模型,用于研究药物小分子的药理药效及生物活性。因此,研究喜树碱类药物与蛋白质和DNA的相互作用,对于阐明和揭示喜树碱类药物的药理药效和代谢过程具有重要意义;同时,对临床上发展新一代喜树碱类药物提供重要的参考信息。本文选择几种不同结构的喜树碱类药物与蛋白质和DNA相互作用,采用现代光谱学方法、生物电化学方法和分子模拟技术等手段,研究了结构差异与亲和性的关系,旨在用不同研究手段,从不同角度研究喜树碱类药物与蛋白质和DNA之间的亲和作用。本论文分为五章:第一章:介绍了喜树碱的结构、功能、发展历史以及研究现状;介绍了生物大分子模型血清白蛋白和DNA;概述了一些研究相互作用的常用方法;明确了本课题的选题依据和研究特色。第二章:以ct DNA为生物模型,吖啶橙为荧光探针,喜树碱和羟喜树碱为研究对象,采用紫外光谱法、稳态荧光光谱法、生物电化学和分子对接技术研究了这两者的相互作用,确定了作用机理、结合模式,同时考察了侧链基团不同与亲和性之间的联系。此外,我们还考察了离子强度、化学变性剂尿素和盐酸胍、酸度、热变性以及重金属离子等外部因素对喜树碱类药物与ct DNA相互作用的影响。第三章:以喜树碱、羟喜树碱和长春西汀为研究对象,通过紫外-可见吸收光谱法、荧光光谱法、圆二色光谱法、生物电化学方法以及分子对接技术研究了这三种药物与人血清白蛋白(HSA)的相互作用。对比研究了三种药物分子结构以及侧链基团的差异与亲和性之间的关系,利用紫外和稳态荧光实验探究了反应体系的猝灭机制,计算了猝灭常数、结合常数,确定了主要作用力类型和作用部位;同时借助分子对接技术模拟了作用部位以及两者结合的一些关键信息;应用循环伏安和交流阻抗实验研究了反应体系的电化学行为;通过三维荧光实验以及圆二色光谱实验考察了三种药物对HSA分子空间构象的影响。第四章:以喜树碱、羟喜树碱和长春西汀为研究对象,采用紫外-可见吸收光谱法、荧光光谱法、圆二色光谱法、生物电化学方法以及分子对接技术研究了这三种药物与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用。对比研究了三种药物分子结构以及侧链基团的差异与亲和性之间的关系,利用紫外和稳态荧光实验探究了反应体系的猝灭机制,计算了猝灭常数、结合常数,确定了主要作用力类型和作用部位;同时借助分子对接技术模拟了作用部位以及两者结合的一些关键信息;选用循环伏安和交流阻抗实验研究了反应体系的电化学行为;通过同步荧光、三维荧光以及圆二色光谱实验考察了三种药物对BSA分子空间构象的影响;最后,考察了重金属离子对喜树碱类药物与BSA相互作用的阻碍。第五章:对全文进行总结;对后续喜树碱类药物与生物大分子的相互作用进行了展望。