中的作用
欧田苗，Yu-Jing Lu，Chi Zhang，黄志纾，Xiao-DongWang，谭嘉恒，Yuan Chen，Dik-Lung
Ma，
Kwok-Yin Wong，Johny Cheuk-On Tang，Albert Sun-Chi Chan，古练权
中山大学药学院，中国广州510080；国家医学和分子药理学重点实验室，中国深圳； 香港理工大学应用生物学及化工系，药物发现及合成分子生物学技术研究所，中国香港。 接收日期：2006.8.22
在特定癌基因的启动子区域稳定G-四链体的结构是抗癌药物设计的一个新兴领域。人体的c-myc基因为癌基因，而G-四链体已被证明为该基因的转录控制元件。本实验主要研究喹叨啉衍生物与c-myc基因G-四链体的相互作用。实验结果表明，这些喹叨啉衍生物具有诱导/稳定c-myc基因G-四链体的作用，而G-四链体能下调c-myc在Hep G2细胞株中的表达。实验发现侧链具有末端氨基的喹叨啉衍生物在无钾离子的条件下，可以特异性的结合双核苷酸loop异构体。分子模拟实验揭示了喹叨啉衍生物与G-四链体的结合方式是通过3’位的末端堆叠。除此之外，喹叨啉衍生物带正电荷的侧链对含拓扑四链的loop异构体的选择性及提高稳定性方面起到了作用。
1.简介
人类的c-myc基因及其产物是细胞增殖和生长的调控中心。C-myc的异常表达被认为与多种恶性肿瘤的形成有关。位于c-myc的P1启动子区域上游中的核酶超敏感元件III1 (NHEa III1)控制着c-myc的80-90%的转录活性。核酶超敏感元件III1是一个富G的含有27个碱基对的序列，可以形成分子内G-四链体结构并起到转录抑制因子的作用(图1)。通过使用端粒酶抑制剂形成/稳定特定的G-四链体结构可以抑制c-myc基因的转录活性，如Telomestatin，TMPyP4，TMPyP4。我们课题组选定了天然产物白叶藤碱及其衍生物(a-j)作为端粒酶抑制剂以诱导/稳定端粒DNA的G-四链体结构(图2)。在本实验中，为了研究喹叨啉衍生物与NHEa III1 DNA的相互作用，将采取聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)，圆二色谱(CD)，聚合酶链式反应终止实验(PCR stop assay)，增殖实验，逆转录PCR(RT-PCR)及分子模拟等手段。
如下面所要阐明的那样，喹叨啉衍生物具有诱导/稳定NHEa III1DNA的G-四链体结构作用，并能在肝癌细胞株Hep G2中抑制c-myc基因的表达。同时我们研究了侧链带有不同
末端基团的喹叨啉衍生物，从而探讨其与不同核酸loop异构体结合的选择性。此外，采取分子模拟实验来探讨喹叨啉衍生物与c-myc基因G-四链体的结合方式，其中可能涉及到π—π堆叠及静电作用。
图1. NHEa III1在c-myc基因中的位置及G-四链体在该区域的生物学功能。如下所示为富嘌呤Pu27-mer序列的编号及截断的Pu18-mer。当c-myc启动子区域有G-四链体形成时，转录将被阻断。
2.结果与讨论
2.1喹叨啉衍生物对NHE 1113 G-四链体结构的诱导/稳定作用
采用聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)来验证喹叨啉衍生物是否与低聚体Pu27相结合(5’-TGGGGAGGGTGGGGAGGGTGGGGAAGG-3’，见图1)并诱导/稳定G-四链体结构的形成。将低聚体Pu27分别与衍生物a-j在Tris-HCl缓冲液(10mM ph7.4)中孵育至少4小时或在100mM KCl溶液中与衍生物进行孵育。
根据先前类似实验条件下获得的凝胶迁移数据及钾离子诱导下G-四链体的迁移标准，主要的条带分别被认为是高阶结构、单链结构(ssDNA)及分子内G-四链体结构(intra-G，见图3)。
根据Pu27与衍生物在无钾离子条件下迁移的变化所示，所有的衍生物对核苷酸Pu27均表现出相互作用的能力(图3a)。在对照组（未给药）出现三条主要条带，分别代表高阶结构、单链及分子内G-四链体结构，前两条条带十分明显，而后者条带并不明显(图3a)；与
此相反，衍生物a-j组中代表分子内G-四链体结构的条带与对照组（未给药）相比更加明显，这表明衍生物a-j可能可以诱导两种分子内G-四链体结构的形成。
目前已报道，Pu27在100mM KCl条件下可以形成分子内G-四链体结构。在本研究中，经100mM KCl孵育后，经处理的样品与对照组的主带没有发生显著变化，这说明所有的喹叨啉衍生物都无法改变由KCl诱导形成的Pu27的G-四链体结构。
据报道，通过双突变实验发现NHE III1中具有生物相关性的G-四链体以四种loop异构体A、B、C、D的动态混合的形式而存在，见图4，且四种异构体对稳定c-myc启动子区域NHE III1的沉默元件均起到助力。每四个双突变Pu27 DNA可以折叠成一个特定的loop异构体。该模型研究表明在原生的Pu27 DNA分子中存在四种loop异构体结构，四种loop异构体的主要差异为loops中碱基数目不同，其分别为1:2:1（A），2：1：1(C)，1:2:2(B)，2:1:2(D)(图4)。其中，异构体A与C具有相同的碱基总数，异构体B与D在loops中的碱基数目相同。根据已报道的数据，由于两类平行型的loop异构体的电泳迁移率不同，四种loop异构体与相对应的分子内G-四链体可以形成两条条带，底部的条带对应异构体A和C，上部的条带对应异构体B与D。
有趣的是，在无钾离子的条件下，含不同侧链的喹叨啉衍生物可以诱导/稳定不同类型的环异构体。侧链含有末端羟基的喹叨啉衍生物，包括衍生物a-d，呈现出两条几乎相同的intra-G条带，这表明他们可能可以诱导/稳定所有类型的loop异构体。在另一方面，侧链含有末端氨基的喹叨啉衍生物，包括衍生物e-j，仅仅形成转移能力较慢的条带，这意味着他们可能只能诱导两种loop异构体B与D。很明显，化合物e-j对loop异构体B和D的选择作用不足以改变由高浓度钾离子诱导产生的四种loop异构体的平衡。
图2.喹叨啉衍生物的结构
图3.在加入或未加衍生物a-j(15M)的条件下，低聚物Pu27(15M)的聚丙烯酰胺凝胶电泳图，主带被认为是高阶结构(higher order)、单链结构（ssDNA)及分子内G-四链体结构(intra-G)。
(a)Tris-HCL缓冲液中Pu27经衍生物处理结果 (b)100mM KCL的Tris-HCL缓冲液中Pu27经衍生物处理结果
图4.四种不同的loops异构体的结构及对应的凝胶位移图，每个loop中碱基的数目分别为1:2:1、1:2:2、2:1:1及2:1:2。
2.2喹叨啉衍生物对G-四链体热力学稳定性的影响
通过CD光谱法进行喹叨啉衍生物对G-四链体稳定性的研究，将Pu 27与喹叨啉衍生物分别于有钾及无钾离子条件下进行孵育，并检测其热力学稳定性特征。实验表明在262nm处检测吸收峰有变化，而这正是NHE III1 DNA平行型G-四链体结构存在的标志。
将Pu 27与喹叨啉衍生物f在无KCl的条件下进行孵育，其CD光谱显示室温下在262nm处有正峰值，证明其主要结构为平行型结构；在更高温度时，此峰峰高降低，表明部分G-四链体被破坏(图4A)。
图5B显示的是在262nm处Pu27（加入5M衍生物f，10mM、PH 7.4Tris-HCL缓冲液）的归零处理后CD光谱强度与温度的函数关系。取262nm处的各点CD峰值，经Sigmoidal拟合后可得熔点温度（Tm值），原生的Pu27四链体在10mM Tris-HCL中Tm值为34oC，经衍生物f诱导的Pu27的G-四链体的Tm值则为53oC。很显然，衍生物f将G-四链体的Tm值提高约19度，表明衍生物f对NHE III1 DNA的G-四链体起明显的稳定作用。
同样的，经衍生物a-j处理的Pu27及其在有无KCL条件下的Tm值的变化由相同的方法进行检测。Tm与△Tm数据汇总于表1，从数据中可以看出，在没有KCl的条件下，衍生物a、c、e、g、i（均具有吡咯环）与衍生物b、d、f、h、j(均具有呋喃环)相比，具有相对更高的Tm值，这表明吡咯环中具有较强供电子能力的N原子对化合物与G-四链体的结合亲和力起到了重要作用。更有趣的是，侧链上结构的不同导致了化合物对G-四链体结合亲和力有着明显不同。从Tm值数值可知，衍生物a-d（侧链含有末端羟基）与衍生物e-j（侧链还有末端氨基）相比Tm值更低。由此可知，具有吡咯环及侧链具有氨基的衍生物对DNA的G-四链体表现出了更强的结合亲和力，并导致π-π键对核心堆叠能力的提高及侧链正电荷的增加。
同样在100mM KCl的条件下，加入衍生物孵育的Pu27与未加入的相比其Tm值普遍高出2oC（未加衍生物的Pu27的Tm值为82oC），这表明在KCl的诱导下，衍生物可以增加Pu27四链体结构的稳定性，但不能增加四链体的比例(见图5B）。
图5.(A)无KCL条件下，Pu27与5M衍生物f在25℃，55℃，75℃，95℃的CD光谱图，实线是未加衍生物的Pu27于25℃的光谱图。
(B)Pu27中加入5M衍生物f的CD解链曲线，所有谱图均在标准浓度5M Tris-HCL缓冲液(10 mM, pH 7.4)条件下收集。
表1.经衍生物a-j诱导的Pu27 G-四链体的Tm和△Tm值
2.3喹叨啉衍生物对c-myc启动子区域扩增的抑制作用
采用PCR终止法研究喹叨啉衍生物对Pu27生物相关G-四链体形成的诱导。配体与启动子区域分子内G-四链体结构的特异性结合可以抑制DNA聚合酶的活性。在衍生物存在的条件下，单链Pu27被诱导成G-四链体结构，该结构可通过重复最后的G碱基阻碍Pu27与互补链杂交(图6)，在这种情况下，从5’-3’延伸的Taq聚合酶将被抑制，PCR产物双链DNA将无法被检测到。
本实验使用不同浓度的衍生物，分别为8、16、32μM。研究表明当衍生物i浓度为6μM时即对Pu27和Pu27-rev的杂交有抑制作用(图7A)；其他侧链具有末端氨基的衍生物，包括衍生物e、f、g、h和j当其浓度达到18μM时才对杂交表现出抑制作用(图7B)；此外，侧链具有末端羟基的衍生物，包括衍生物a-d对杂交的抑制作用较弱，只有在较高浓度36μM时对杂交才有抑制作用(图7C)。这些结果与表1中的Tm值有相关性，这表明由喹叨啉衍生物引起的G-四链体稳定性的增强是抑制基因表达的一个重要因素。
为了进一步论证喹啉衍生物的抑制效果与Pu27 G-四链体稳定性的关系，平行实验采用低聚物Pu27-13,14(5’-TGGGGAGGGT-GGAAAGGGTGGGGAAGG-3’)进行，该序列不能产生G-四链体，在上述条件下，即使在最高浓度36μM下，也没有抑制作用产生。
图6.PCR终止实验原理：待测低聚体与末端重叠G碱基的互补链结合从而扩增，由于Taq聚合酶的延伸，导致PCR产物为43bp大小的双链产物。在配体的存在下，将待测低聚体转变为较稳定的G-四链体结构，低聚物退火后，Taq聚合酶的延伸收到抑制。下划线的序列对应两个低聚物的重叠序列。
图7.PCR终止实验中，喹叨啉衍生物a-j对低聚体Pu27形成G-四链体的影响。按实验步骤所示，分别将6μM(A)、18μM(B)、36μM(C)的不同衍生物加入低聚体Pu27中，箭头所示条带代表43bp大小的双链PCR产物。将36μM的不同衍生物加入低聚体Pu27-13,14中进行平行实验，如图D
2.4选择性透析
为了评估喹叨啉衍生物对G-四链体及其他DNA结构的选择性，我们以不同类型的DNA设计了选择性透析实验。本实验中所涉及到的DNA包括可形成G-四链体结构的Pu27与TSG4，可以形成i-motif结构的HCT21，三螺旋DNA（dT21）双螺旋DNA dT21/dA21，2/dA21，分别为单链嘌呤与吡啶结构的dT21和dA21，原生DNA双链结构的小牛胸腺DNA。含特定类型DNA的透析装置中，配体含量积累越多，则配体对该DNA的结合亲和力越高。
如图8所示，将配体与八种不同结构核酸的结合数量绘制为柱状图。在实验中，不同的核酸分子同时被同一配体溶液透析，对于每个DNA构象异构体而言，结合配体的量与结合常数呈正比。如图8所示，喹叨啉衍生物c结合配体的量对不同类型DNA没有显著变化，然而衍生物i结合配体对Pu27与TSG4的G-四链体具有优先作用的能力。这表明与衍生物c相比，衍生物i对G-四链体，特别是Pu27的G-四链体具有更强的选择性。
图8.竞争分离实验结果。将1μM 衍生物c或i溶液于八种核酸结构(40μM)中透析24h。将衍生物c和i与每种结构的结合量绘制成柱状图，这两种衍生物的结构分别示于条形图上方，左侧为衍生物c及其柱状图，右侧为衍生物i及其柱状图。
2.5不同结构喹叨啉衍生物对G-四链体loop异构体结合能力的选择性
PCR终止实验采用四株突变的突变体，包括寡聚核苷酸Pu27-14，23（可形成异构体A）、Pu27-11,23（可形成异构体B）、P27-14,20（可形成异构体C）、 Pu27-11,20（可形成异构体D）。选取两种衍生物c和i并研究其对G-四链体的不同平行loop异构体的诱导/稳定作用。喹叨啉衍生物物与突变低聚体的相互作用会导致PCR产率下降，将异构体与特定浓度的衍生物c或i孵育后，也会观察到PCR产率下降，但是有趣的是，这两种衍生物对四种loop异构体均表现出不同的抑制行为（见图9）。衍生物i对低聚体 Pu27-14,20及Pu27-11,20有效相互作用的最低浓度明显低于对低聚体Pu27-14,23及Pu27-11,23。在另一方面，衍生物
c的作用浓度相对较高，且对四种突变核苷酸的作用没有变现出显著差异。结果表明衍生物i对异构体B和D具有选择结合性，而衍生物c对四种异构体没有表现出明显的选择性。
喹叨啉衍生物对某些G-四链体异构体的选择性可能与其与loop异构体的作用形式有关。以下为配体与G-四链体结合的两种作用模式：一种是喹叨啉母环与G-四分体的堆叠作用，另一种为带正电的配体与带负电的DNA磷酸骨架的静电作用。据报道，G-四分体的排布与loop的方向是影响其相互作用的重要因素，而配体侧链与DNA磷酸骨架的静电作用在选择其拓扑结构中起到重要作用。因此，喹叨啉衍生物与DNA的静电作用有助于增强其诱导/稳定作用，异构体中loop的方向性也可以导致喹叨啉衍生物的选择性上的差异。
图9.PCR终止实验中喹叨啉衍生物c和i对四种突变低聚物Pu27的影响。如实验步骤述，分别将3.5，6.3，7.5，15,25μμ浓度的两种衍生物加入不同突变低聚体Pu27中，条带显示出43bp大小的PCR扩增产物，并重复进行未给药的平行实验。
2.6在癌细胞株中对c-myc基因表达的抑制作用
为了评估喹叨啉衍生物对癌症细胞中c-myc基因表达的抑制作用，首先进行了增殖实验，图10表示的是人体肝癌细胞Hep G2随加入递增浓度衍生物c或i的细胞活力变化曲线图（衍生物浓度范围为0.2-10μM）。处理后第二天发现细胞增殖发生减少，而处理后第三天发现两种衍生物组中细胞增殖的减少具有浓度依赖性，在五天的生长抑制检测中，衍生物c与衍生物i的IC50值分别为1μM和0.2μM，在七天的生长抑制实验中，衍生物c与衍生物i的IC50值分别为1.3μM和0.3μM。根据以上数据，为将衍生物对细胞的毒性降到最小，基因表达实验中的处理浓度选定为6.25、12.5、25、50、100μM。
为了使c-myc在肿瘤细胞中表达，将5×105Hep G2细胞接种至六孔板，培养一天，然后分别用6.25、12.5、25、50、100μM浓度的衍生物c和i处理24h，提取总RNA并逆转录为cDNA。这些cDNA将作为c-myc序列特异性扩增的模板，同时以β-actin作为对照。
实验表明，无论是经衍生物c或i处理，PCR产物中c-myc均发生显著的减少或消失(图11)。正如图11B所示，12.5μM的衍生物i即开始对c-myc的表达产生抑制，当浓度达到50μM时可完全抑制；25μM的衍生物c开始对c-myc产生抑制作用，达到100μM时完全抑制。该结果与PCR终止实验结果相一致。
为了进一步验证衍生物是靶向c-myc启动子区域的G-四链体结构并因此对c-myc的表达产生抑制作用，实验采用c-myc区域具有不同异位断点的两株Burkitt’s lymphoma细胞进行检测，Ramos细胞在转录过程中依旧保留NHE III1，而CA46细胞在这过程中丢失该元件及P1、P2启动子（图12a所示）。随着NHE III1元件的丢失，在CA46细胞中，衍生物c与i对c-myc的表达均未起作用，在依旧存在该元件的Ramos细胞中，衍生物c与i均可以降低c-myc的表达，而其对c-myc抑制作用的差异也显而易见。
图10.衍生物c或i对细胞增殖的影响。经不同浓度衍生物c或i处理或未处理的肝癌细胞Hep G2的体外生长曲线：未处理(♦)；处理组，0.2μM(■)，0.5μM(▲)，1μM（×），5μM(*)，10μM(●)。衍生物分别于培养的第一天及第五天加入。
图11.RT-PCT实验检测经衍生物c和i处理后Hep G2细胞中c-myc基因的表达。 (A)将5 ×105 Hep G2细胞接种于25cm2培养基中，分别加入0、6.25、12.5、25、50、100μM的衍生物c或i处理24h，提取总RNA并进行逆转录，随后对c-myc和β-actin进行PCR，c-myc为191bp大小的扩增产物，β-actin为541bp大小的扩增产物。
(B)每条条带的光密度通过Quantity One软件测定，图中所示为在每个时间点，加入衍生物c(▲)或i(○)与未给药样品相比的c-myc基因的相对表达值。
图.12喹叨啉衍生物c和i对两种不同的Burkitt’s lymphoma细胞c-myc表达的影响作用。 (A)Ramos及CA46 Burkitt’s lymphoma细胞的重组图
(B)Ramos(带1-3)中c-myc及β-actin基因及CA46(带4-6)在未给药(带1,4)及经10M衍生物c(带2,5)和i(带3,6)处理24h后的RT-PCR图。
2.7喹叨啉衍生物与NHE III1 G-四链体结构相互作用的分子模型研究
为了进一步研究喹叨啉衍生物与NHE III1 分子内G-四链体loop异构体的结合模式及选择性关系，采取分子建模法，包括分子动力学模拟与分子对接进行检测。正如之前所报道的，在Pu27-mer中核苷酸G2-G5未参与G-四链体结构形成，采用截尾序列Pu18-mer(A6-G23位于Pu27-mer，见图1）进行以下实验。对Pu27采用Job plot法，可以显示出一个衍生物分子(c或i)与每个G-四链体结合的化学计量数。建立两种Pu18平行型G-四链体可能的loop异构体模型，分别命名为异构体A与异构体B（图4），两种异构体的主要区别即其loops内碱基数目不同。异构体A采用了1:2:1的loop模式，而异构体B则多含有一个双核苷酸环并采用1:2:2的loop模式。
经过分子动力学模拟，平行型G-四链体A和B被认为是稳定并且未经过主要构象重排的结构。通过模拟，G-四分体也相对稳定，但loop核苷酸的位置发生改变并表现出更多差异。单核苷酸侧loop与双核苷酸侧loop在两种loop异构体中均表现不同，在单核苷酸loop中主链原子强大的张力减弱了loop的柔性，但在双核苷酸loop中，主链原子具有较好的柔性。G-四分体的距离分析表明氢键依旧稳定，但是来自单核苷酸侧loop的张力轻微的影响了其平面结构并导致临近的四分体核苷酸的相对不稳定。通过分子动力学模拟并及轨道记录得到异构体A及异构体B的整体能量最小构象，经过进一步细化，这些结构被作为初始模型去进行分子对接模拟并研究其与喹叨啉衍生物的相互作用。
通过ICM程序，将衍生物c和i分别与异构体A，B的结构模型对接，这些配合物的结合方式被证明是一致的，而且这两种衍生物均倾向于堆叠在G-四链体3’端表面。衍生物的发色团部分可以形成芳香族π-π堆叠并与G-四分体相互作用，而5-N的阳性正电中心位于高度负电的中央羰基通道上，形成了强烈的相互作用，侧链上的氧原子与氮原子可以与磷酸二酯骨架形成氢键，这也可以解释为什么有许多暴露的磷脂双分子，且有利于静电相互作用的3’端表面更容易发生结合。
对配体-DNA对接结果进行聚合分析，发现如果以侧链的方向为区分，主要有两个结合构象。如图10所示，侧链是羟基或氨基的衍生物在任一的G-四链体或loop核苷酸中可以与磷酸二酯骨架形成氢键（见图13），值得注意的是，侧链含有羟基或氨基的喹叨啉衍生物，当其与loop核苷酸相互作用时，只能与双核苷酸环的磷脂主链原子发生结合；而在单核苷酸环
中，磷脂主链的原子远离G-四分体的中心，且方向不利于结合（见图14）。此外，由于单核苷酸loop缺乏柔性，导致改变这种不利构象较为困难。如此来说，双核苷酸loop与单核苷酸loop与配体侧链结合方式的不同是导致喹叨啉衍生物对不同异构体选择性不同的主要原因。这些发现与之前在解决c-myc启动子区域与生物相关的G-四链体结构研究的结果相符，并表明具有更多双核苷酸loop的异构体(如异构体B和D）更易于与喹叨啉衍生物的侧链结合。然而，从实验结果来看，衍生物c对loop异构体没有表现出选择性，那是因为与喹叨啉骨架与G-四链体间强大的静电作用及芳香基相互作用相比，侧链羟基与磷酸二酯骨架间氢键的相互作用对其相互结合起到的作用十分有限。因此，由侧链羟基引起对loop异构体的选择性影响较小无法通过上述实验检测。对于衍生物i，其侧链与磷酸二酯主链具有强相互作用，它对异构体B及异构体D表现出较好的选择性，衍生物i对Pu18B表现出了最强的相互作用能力（结合能为-56.66kcal/mol)，并最终堆叠于DNA G-四链体的3’端，这一结果与PAGE和PCR stop实验所得出的特异性结果是一致的。此外，逆结合能为30-140kcal/mol，这表明这两种喹叨啉衍生物与DNA G-四链体的相互作用在本质上不是嵌入型的。
图13.Pu18 G-四链体的3’平面视图，揭示了喹叨啉衍生物与G-四链体的相互作用关系，为清晰起见，移除了氢原子及钾原子，结合部位的G-四链体磷酸二酯骨架原子及loop核苷酸以红色表示。图片由PyMOL制作。
图14.由Pu18异构体A模型结构中单核苷酸loop结构(左)，Pu18异构体B模型结构中
双核苷酸loop结构(右)。已测定loop核苷酸中中央羰基通道与磷酸二酯骨架原子距离。图片由PyMOL制作。
表2.衍生物c和i对Pu18 G-四链体loop异构体A和B不同结合部位的结合能(kcal/mol)
3.结论
综上所述，本实验研究了一系列喹叨啉衍生物与c-myc基因G-四链体的相互作用关系。研究表明，不同结构的喹啉衍生物对c-myc基因G-四链体的诱导/稳定作用有所不同，对肝癌细胞株中c-myc基因的抑制程度也不同。此外，侧链带有氨基的喹叨啉衍生物在无钾离子的条件下会有选择性的作用于较长的loop异构体（如异构体B与D，见图4），当有钾离子存在时，这种选择性相互作用会受到抑制。由此可以推断，化合物与较不稳定的异构体B和D的结合能力不足以改变四种loop异构体的平衡。正如先前报道的那样，较短的loop异构体（如异构体A与C，见图4）具有更好的热力学稳定性。分子模拟研究表明侧链氨基的存在可以增强喹叨啉衍生物与磷酸骨架的静电作用，从而有助于对G-四链体的诱导/稳定作用及对某些特定loop异构体的选择性。
4.实验部分
（1）材料
本实验中用到的寡聚核苷酸/引物均源自Invitrogen(China)，其序列列于表3。丙烯酰胺/
双丙烯酰胺溶液与N,N,N’,N’-四甲基乙二胺来自Sigma。Taq DNA 聚合酶购买于Sangon。总RNA提取试剂盒及两步法RT-PCR试剂盒购买于SBS Genetech。所有的喹叨啉衍生物由先前报道的方法合成。所有衍生物(10mM)的储备液由10%的DMSO或重蒸馏水配制，并进一步用重蒸馏水稀释至工作浓度。 （2）聚丙烯酰胺凝胶电泳
配制10mM，PH7.4的Tris-HCL缓冲溶液，将低聚物Pu27的浓度固定在10μM，加入缓冲液，样品溶液在95℃下加热10min后，缓慢冷却退火至室温。每个样品中加入1μL衍生物原液，达到特定浓度并保持溶液总体积为10μL。4℃孵育过夜后，每个样品加入2μL的上样缓冲液（50%甘油，0.25%溴酚蓝，0.25%二甲苯蓝），并各取10uL采用15%非变性凝胶电泳（native-PAGE)进行分析，后将凝胶银染并拍照。
重新配置10mM，PH7.4，100mM KCL的Tris-HCL缓冲溶液并重复上述测定方法。 （3）CD光谱测试
配制10mM，PH7.4的Tris-HCL缓冲溶液，将Pu27的浓度固定在5μM，加入含喹叨啉衍生物的缓冲液，样品溶液加热至95℃后，缓慢冷却退火至室温，4℃孵育至少6h。CD光谱由Jasco J-810分光偏振计进行测定，100nm/min扫描16次，响应时间为1s，带宽1nm。CD光谱通过对200nm-400nm扫描两次的平均值得到。熔点实验中，样品温度由Jasco Pelter 温度控制器控制，G-四链体融化曲线在262nm处检测出强度反应。CD光谱检测前，所有样品均按上述方法进行热处理。
重新配置10mM，PH7.4，100mM KCL的Tris-HCL缓冲溶液并重复上述测定方法。 （4）PCR终止实验
PCR终止实验通过先前研究中的修改方案进行测定。待测低聚物序列包括：Pu27、Pu27-13,14、Pu27-11,20、Pu27-11,23、Pu27-14,20、Pu27-14,23等，本实验所需互补序列列于表3。反应于1×PCR缓冲液中进行，分别加入以下试剂：每对低聚物10 μmol，0.16mM的dNTP，2.5U的Taq聚合酶，喹啉衍生物的加入量见图6与8。PCR扩增条件如下：94℃3min，94℃延伸30s，循环30次，58度30s，72度30s。扩增的产物在1×TBE溶液15%非变性聚丙酰胺凝胶中电泳并银染。
表3.本实验所涉及到的低聚物（启动子）序列
（5）选择性透析实验
配制100mM NaCL的Tris-HCL缓冲液（10mM，PH7.4），及实验所需的衍生物c与i。于烧杯中加入400ml透析液及1μL衍生物。每个DNA样品中取出0.5mL样液置于0.5mL截留分子量为1000的Spectro/Por 透析器装置中，实验中所用的八种核酸结构列于表4。将透析装置置于含透析液的烧杯中，室温连续搅拌24h使样品在样液中达到平衡，后将DNA样品取出，转移至离心管，并加入1%(w/v)SDS溶液。透析装置中衍生物的总浓度由分光光度法进行测定，衍生物c于413.6nm处，消光系数12210M-1cm-1条件下进行测定，衍生物i于414.8nm处，消光系数11420M-1cm-1条件下进行测定。空白配体的浓度通过等份透析液进行分光光度法测定。配体的结合量通过总配体浓度减去游离配体浓度进行计算（Cb=Ct-Cf)。
表4.竞争透析实验中所用到的样品及核酸构象
（6）细胞培养
肝癌细胞株Hep G2，伯基特氏淋巴瘤细胞株Ramos及CA46购自美国菌种保藏中心（ATCC）。细胞培养使用RPMI-1640培养基，其中添加了10%胎牛血清，100U/mL青霉素，100ug/mL链霉素，细胞接种于面积为25cm2的培养皿后，37℃,5%CO2环境中培养。 （7）细胞增殖实验
将5000个Hep G2细胞接种于24孔板培养24小时，后配制递增浓度的化合物c或（浓i度范围0.2M—10M）加入培养基中，培养四天，于第五天重复加入该化合物并继续培养四天。从第一天起，每天检测细胞数量的及活性（台盼蓝染色实验）。该化合物对细胞增殖的50%抑制浓度（IC50）分别在给药第五天及第七天测定。 （8）RNA提取
将5×105个Hep G2细胞接种于6孔板，24小时后，将衍生物c和i加入培养基中稀释，稀释浓度见图11。将细胞用PBS溶液洗涤一次，将含衍生物的培养基直接加入烧瓶中。将约1×105的CA46及Ramos细胞接种于6孔板，将衍生物c和i在培养液中稀释至10M并加入烧瓶中。24小时后，收集已处理及未处理的细胞，细胞沉淀置于RNA提取试剂盒的Redzol溶液中裂解，RNA提取按照试剂盒的方法进行并用蒸馏水洗脱，蒸馏水用含0.1％焦碳酸二乙酯的去离水50uL配制。最终RNA通过分光光度法进行定量并保存于-80℃。 （9）RNA逆转录
RNA作为反向模板逆转录实验方案如下，20uL逆转录反应体系中分别加入以下试剂：1×M-MLV缓冲液，500μM dNTP，100pmol oligo dTprimer，100units of M-MLV逆转录酶，DEPC水及1ug的总RNA提取物。将上述反应物于42℃孵育60min逆转录，然后92度加热10min使酶失活。
PCR实验步骤如下，20uL的反应体系中分别加入以下试剂：1×PCR缓冲液，500μM
dNTPs，0.15μM β-actin primers，1.5μM c-myc primers，1unit Tag聚合酶，0.1%的DEPC水及3ul cDNA模板。样品于DNA
Engine Peltier的热循环扩增步骤如下：95℃5min，95℃延伸1min，循环36次，50℃退火1min，72℃延伸1min。扩增产物通过1.5%琼脂糖凝胶电泳进行分离，并用Doc 2000凝胶成像系统进行成像。 （10）分子模拟
loop异构体A和B的初始结构是由蛋白质数据库（PDB）中人体端粒序列d[AGGG-(TTAGGG)3]的X射线结构构建的，然后将该结构导入Insight II软件中并进行了必要的修饰，如碱基的删减及替换，并使用Bioiopolymer模块单链B-DNA的几何结构补充loop核苷酸的缺失，将两个钾离子置于G四联体平面间以达到稳定四联体的作用。最初的模型浸于TIP3P模型水中，然后加入适当的钠离子以中和磷酸骨架的负电荷。分子力动力学模拟通过VMD可视化NAMD进行，CHARMM引力场参数分配给每个原子，长程静电相互作用通过Particle Mesh Ewald（PME）进行测定。加入氢离子并通过3000步的共轭梯度最小化使最小化。经过4000步共轭梯度最小化，分子动力学模拟实验在300K的温度下进行，在第一阶段，仅loop范围内原子可以活动，这一过程中涉及20ps平衡和100ps模拟。第二阶段包括无限制的分子动力学模拟，在300K条件下涉及20ps平衡和100ps模拟。每0.1ps记录一次原子运动轨迹，通过2500次的共轭梯度最小化最终确定和提取最稳定的结构。 分子对接通过ICM-Pro程序进行，根据ICM法，通过将分子系统内部坐标转变为变量进行描述。整体能量优化通过BPMC最小化程序进行测定，BPMC整体能量优化方法分为以下几个步骤：（1）自由变量的随机构象变化取决于预定的连续概率分布（2)分析可微项的能量最小化（3）完整的能量包括不可微项，如熵变，溶剂化能的计算（4）根据Meetropolis准则对整体能量承认或否决，并返回步骤1。化合物i和c与DNA分子的结合通过结合能来评价，结合能能反应各种复杂的能量，如电能，连续静电能，熵能等的大小。在分子对接分析中，结合点分布于整个DNA分子结构中，并通过ICM对接寻找最有利的对接点，由此产生的i/c-DNA复合物轨迹能量最小，并计算其相互作用能。
5.致谢
首先感谢中国自然科学基金(Grant 20472117)，国家自然科学基金委员会/研究资助局联合研究计划(Grant 20710006, N_PolyU 508/06)，珠海科学基金会(Grant PC20041131)，广州科学基金会(2006Z2-E402)，国家教育部，深圳市重点实验室基金会，大学教育资助委员会香
港地区卓越计划(Grant AoE P/10-01)，香港理工大学战略发展基金会等的大力支持。感谢中山大学生命科学学院徐安龙教授为本实验提供的设备支持，感谢北京大学研究生院泉俊敏博士为本实验提供的技术支持。
6.参考文献（略）
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