DNA拓扑异构酶Ⅱ(TopoⅡ)是参与DNA复制、重组、修复过程中重要的酶。由于TopoⅡ在细胞中的重要作用,使其成为抗癌药物的重要靶点。TopoⅡ抑制剂根据其作用机理的不同可分为TopoⅡ毒剂和TopoⅡ催化抑制剂。以抗癌药物依托泊苷为代表的TopoⅡ毒剂上市以来,在临床上得到广泛应用,但存在较为严重的耐药性和毒副作用的隐患。研究表明,TopoⅡ催化抑制剂与毒剂相比具有药效强、毒性低的特点,并且催化抑制剂能拮抗毒剂所产生的毒副作用。因此,研究TopoⅡ催化抑制剂具有重要意义。苯并咪唑类化合物具有广泛的生物活性,如抗菌、抗炎、抗肿瘤等。有研究表明苯并咪唑环在化合物的抗肿瘤活性中发挥关键作用。吡咯并吡嗪类化合物是一类具有重要激酶抑制的化合物,包含DNA拓扑异构酶。此外,查尔酮类似物具有各种药理作用,包括抗癌,抗氧化,抗炎和抗感染活性等,研究表明其α,β-不饱和酮是关键的药效团。将苯并咪唑与吡咯并吡嗪或查尔酮拼接起来有可能发现新型的TopoⅡ催化抑制。本文在课题组前期的研究基础上,根据文献调研,以TopoⅡ为靶点,进行了苯并咪唑吡咯并吡嗪类化合物和苯并咪唑查尔酮类化合物两类化合物的设计、合成、生物活性及机理研究,期望能发现新的TopoⅡ催化抑制剂型的抗肿瘤药物。具体内容和结果概述如下:1.以课题组前期研究的TopoⅡ催化抑制剂为先导化合物,在苯并咪唑吡咯并吡嗪类化合物的咪唑环上引入各类苄基,设计合成了16个衍生物;在苯并咪唑环上引入查尔酮片段,设计合成了21个苯并咪唑查尔酮类化合物。2.对合成的苯并咪唑吡咯并吡嗪类化合物进行了TopoⅡ抑制活性和抗肿瘤细胞增殖活性研究。该类化合物在高浓度(50μM)下没有明显的Topo Ⅱ抑制活性。细胞毒实验表明该类化合物对多株肿瘤细胞的增殖具有较强的抑制作用,尤其对HepG2细胞抑制活性最好;细胞克隆形成实验和划痕实验分别表明该类化合物能有效的抑制HepG2细胞的集落形成能力和迁移能力;细胞凋亡实验显示其能诱导HepG2细胞的凋亡。说明对咪唑环的修饰直接影响到其抑制TopoⅡ的活性,但其对肿瘤细胞良好的毒性作用的机制还有待进一步研究。3.对合成的苯并咪唑查尔酮类化合物进行了TopoⅡ抑制活性和抗肿瘤细胞增殖活性研究。TopoⅡ介导的DNA松散实验表明该类化合物对TopoⅡ具有较强的抑制活性;MTT实验表明其对多株肿瘤细胞的增殖具有很好的抑制作用,其中对A549细胞抑制活性最好;细胞克隆形成实验和划痕实验分别表明该类化合物对A549细胞的集落形成能力和迁移能力有很好的抑制效果;细胞凋亡实验表明该类化合物能诱导A549细胞的凋亡。苯并咪唑查尔酮类化合物的TopoⅡ抑制活性和抗肿瘤细胞增殖活性具有良好的相关性,进一步表明化合物抑制肿瘤细胞的增殖机理与TopoⅡ抑制活性相关。通过TopoⅡ介导的DNA断裂实验和TopoⅠ介导的DNA解旋实验证明,该类化合物是一类非嵌入型的TopoⅡ催化抑制剂。综上,本文总共设计、合成了37个苯并咪唑类化合物,其中16个苯并咪唑吡咯并吡嗪类化合物和21个苯并咪唑查尔酮类化合物。修饰后的苯并咪唑吡咯并吡嗪类化合物对TopoⅡ的抑制活性丧失,但仍然具有良好的抗肿瘤细胞增殖活性;苯并咪唑查尔酮类化合物具有良好的TopoⅡ的抑制活性和抗肿瘤细胞增殖活性,为抗肿瘤TopoⅡ抑制剂的进一步研究提供了理论和实验依据。