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微管蛋白抑制剂通过靶向微管蛋白引起微管正常组装紊乱,进而导致肿瘤细胞凋亡发挥抗肿瘤活性。微管蛋白是开发抗肿瘤药物的重要靶点之一,一些以微管蛋白为靶标的微管蛋白抑制剂已证实成为临床有效的抗肿瘤药物,设计高效的微管蛋白抑制剂已成为开发新型抗肿瘤药物的热点。然而大多数微管抑制剂虽然具有较好的体外抗肿瘤活性,但是由于其较强毒副作用限制了其在临床上的应用,因此,利用X射线衍射技术从原子角度研究高效低毒的微管抑制剂和微管蛋白的相互作用,基于结构指导靶向设计高效低毒的微管抑制剂具有重要意义。前期课题组以微管蛋白为靶标设计合成了一系列含氮芳杂环取代的鬼臼类化合物,其中化合物1S与公认的微管蛋白抑制剂秋水仙碱相比,其对人的子宫癌细胞株HeLa、胃癌细胞株BGC823、和肺癌细胞株A549的抗肿瘤活性更好,细胞周期G2/M期阻滞率和诱导凋亡率更高,对正常肝细胞HL-7702毒副作用有了一定程度的降低,同时引起子宫癌细胞株HeLa胞内微管收缩更为明显。本文以其中效果最优的鬼臼类化合物1S作为高效低毒的鬼臼类微管蛋白抑制剂的典型代表,从结构上探索其与微管蛋白的相互作用,阐明其分子作用机制机理。本文利用X射线衍射技术解析了分辨率达2.6?的微管蛋白-1S复合物的晶体结构,结果显示1S靶在β微管蛋白,处于αβ异源二聚体间靠近α微管蛋白,作用口袋是典型的秋水仙素作用位点。与未结合小分子化合物的微管蛋白结构对比,发现结合1S的微管蛋白结构中的β微管蛋白上的环T7发生向外翻转,α微管蛋白上的环T5发生偏移,其中β微管蛋白上的环T7可以通过翻进和翻出参与抑制微管蛋白异源二聚体转变为直立状的可逆过程,α微管蛋白上的环T5可以通过改变其构象参与微管蛋白异源二聚体在微管解聚-聚合过程中结构的改变,这些发现阐明了1S靶向微管蛋白抑制微管聚合的机制机理。此外,通过与微管蛋白-鬼臼毒素复合物晶体结构对比,为亲水基团含氮芳杂环三氮唑作为鬼臼毒素C环4位的有效修饰的理论提供了结构依据。综上,本文的结果从结构上阐明了化合物1S的微管抑制活性的机制机理,同时为后期靶向设计更多高效低毒的具有临床应用前景的鬼臼类化合物提供了有力的结构基础。