新型炔烃连接噻唑基团小沟结合剂的设计合成及抗癌机制研究

研究人员针对DNA靶向抗癌药物开发难题，通过结构导向设计合成了一系列含炔烃连接噻唑基团的新型小沟结合剂(MGBs)。采用NCI-60筛选和SRB法鉴定出MGB1Y等强效化合物，结合等温滴定量热(ITC)和分子模拟证实其可逆结合5′-ACTAGT-3′位点，并发现其通过调控细胞周期基因和抑制拓扑异构酶I发挥双重抗癌机制。该研究为开发低毒高效DNA靶向药物提供了新思路。

　　

在抗癌药物研发领域，DNA小沟结合剂(Minor Groove Binders, MGBs)因其能够特异性识别DNA二级结构而备受关注。然而传统MGBs存在结合力不可逆、选择性差等问题，导致严重毒副作用。如何设计兼具高亲和力和可逆结合特性的新型MGBs，成为当前药物化学领域的重大挑战。

Sharjah大学药学院(University of Sharjah, College of Pharmacy)的研究团队创新性地将炔烃连接基与噻唑杂环结合，构建了结构独特的小沟结合剂。通过系统评价这些化合物对NCI-60癌细胞系的抑制活性，发现MGB1Y、MGB2Y和MGB6Y表现突出。研究采用等温滴定量热(ITC)证实其与DNA结合的解离常数(K_d)达纳摩尔级，分子动力学模拟揭示其优先结合5′-ACTAGT-3′序列。转录组分析显示这些化合物能同时下调细胞周期相关基因(如CDK2、CDK4)和上调脂代谢基因(如FASN)，并通过抑制拓扑异构酶I(Topo I)产生协同抗癌效应。该成果发表于《Journal of Medicinal Chemistry》，为开发多机制协同作用的DNA靶向药物提供了范例。

关键技术包括：1)NCI-60癌细胞筛选体系；2)SRB法测定细胞毒性；3)ITC定量DNA结合亲和力；4)分子对接与200ns分子动力学模拟；5)RNA-seq转录组分析。

研究结果显示：

1. 体外抗癌活性：通过NCI-60筛选发现MGB1Y对白血病SR细胞系GI₅₀值为0.38μM，显著优于阳性对照。
2. 结合特性解析：ITC测定MGB6Y与DNA结合ΔG达-9.8kcal/mol，分子对接显示其通过炔烃基团与DNA小沟形成π-π堆积。
3. 多组学机制：RNA-seq揭示化合物处理72小时后，G₂/M期调控基因表达量下降2-5倍，而脂质合成酶基因表达上调3-8倍。
4. 酶抑制验证：凝胶电泳证实10μM MGB2Y可完全抑制Topo I的DNA解旋活性。

该研究创新性地证明炔烃连接噻唑的MGBs具有三重作用机制：DNA小沟结合、Topo I抑制和代谢重编程。其可逆结合特性可降低传统MGBs的基因毒性风险，而同时靶向DNA和代谢通路的设计策略为克服肿瘤耐药提供了新思路。特别值得注意的是，化合物对阿拉伯联合酋长国高发的结直肠癌细胞系显示出纳摩尔级活性，具有重要的区域转化医学价值。