专论篇 3
第1章 核酸作为药物靶标的分子基础 3
第一节 药物分子与DNA的相互作用 4
一、DNA分子的高级结构特征 5
二、小分子药物与DNA的作用方式 8
第二节 药物分子与RNA的相互作用 14
一、RNA分子的高级结构特征 14
二、RNA的分子结构与功能研究的黄金时代 16
第三节 药物分子与核酸的相互作用力分析 18
一、静电作用 19
二、氢键 20
三、范德华力 21
四、疏水作用 23
第2章 共价结合的烷基化试剂与DNA作用的分子机制 26
第一节 DNA的基本反应 26
一、水解反应 26
二、氧化还原反应 27
三、DNA与亲电试剂的作用 28
四、DNA与亲核试剂的作用 29
五、DNA的光化学反应 31
六、离子化辐射对核酸的影响 33
第二节 烷基化药物与DNA的作用机制和选择性 35
一、烷基化试剂的化学反应机制 35
二、烷基化试剂的作用位点 42
三、烷基化药物与DNA作用的选择性 43
四、高选择性的烷基化试剂 51
第三节 烷基化作用的DNA损伤 64
一、DNA损伤的类型 64
二、抗肿瘤药物的DNA损伤 69
三、代谢激活致癌物与DNA的作用 76
第3章 DNA与抗癌铂络合物相互作用的分子机制 85
第一节 顺式铂抗肿瘤药物的研究 85
一、第一代铂类抗癌药物—顺铂的研究 86
二、卡铂与其他第二代铂类抗癌药物的研究 89
三、含有手性胺配体的第三代顺铂类抗癌药物的研究 90
第二节 反式铂抗肿瘤药物的研究 92
第三节 多核铂配合物的研究 94
第四节 含Pt-S键的铂配合物 95
第4章 天然核酸断裂剂的作用机制 98
第一节 博莱霉素 99
一、BLM的结构 99
二、BLM的功能区 100
三、BLM的作用机制 101
四、BLM衍生物的合成 104
五、展望 104
第二节 烯二炔 106
一、新致癌菌素 106
二、生硝霉素和针棘霉素 108
三、蒽环类抗生素 112
四、其他烯二炔抗生素 112
五、合成的烯二炔 116
六、展望 117
第三节 其他天然核酸断裂剂 117
一、链黑霉素 117
二、RNaseA 119
第5章 合成核酸断裂剂的作用机制 122
第一节 1，10-邻二氮杂菲-铜（Ⅰ）络合物 122
一、（OP）2Cu＋的结构 123
二、（OP）2Cu＋对DNA的断裂作用 124
三、（OP）2Cu＋对RNA的断裂作用 125
第二节 其他1，10-邻二氮杂菲络合物 126
一、对映异构体对DNA结合的影响 127
二、对DNA的断裂作用 127
三、对RNA的断裂作用 128
第三节 EDTA-Fe2＋络合物 129
一、断裂机制 129
二、EDTA-Fe2＋衍生物 130
第四节 氨基酸与三肽 132
一、磷酰化组氨酸 132
二、甘氨酸-甘氨酸-L-组氨酸（GGH） 133
三、甘氨酸-L-组氨酸-L-赖氨酸（GHK） 134
四、L-赖氨酸-L-色氨酸-L-赖氨酸（KWK） 135
第五节 其他合成的核酸断裂剂 136
一、铀酰阳离子 136
二、卟啉 136
三、其他金属络合物 138
第6章 稀土元素与核酸的相互作用 139
第一节 稀土荧光探针在检测核酸中的应用 139
一、稀土荧光探针简介 139
二、稀土荧光探针在检测核酸中的应用 140
第二节 稀土及其配合物对核酸的断裂作用 146
一、稀土元素对单核苷酸的断裂作用 146
二、稀土离子对环核苷酸的断裂作用 147
三、稀土离子对二聚体核苷酸的断裂作用 148
四、稀土离子及其配合物对寡核苷酸及核酸的断裂作用 149
第三节 小结 150
第7章 反义寡核苷酸作为基因表达抑制剂的分子机制 154
第一节 反义寡核苷酸的作用机制 154
一、反义寡核苷酸概述 154
二、反义寡核苷酸的作用机制 155
第二节 反义寡核苷酸的化学修饰与应用 157
一、反义寡核苷酸的设计及结构改造 158
二、反义寡核苷酸在抗肿瘤方面的应用 161
第8章 三链核酸的分子结构及其反基因策略的分子机制 165
第一节 三链核酸的分子结构 165
一、三链核酸的形成和分类 165
二、三螺旋DNA的稳定性及影响因素 170
第二节 三链核酸的生理功能及反基因技术 172
一、调控基因转录 172
二、反基因技术的应用 173
三、问题与展望 175
第9章 小分子干扰RNA的作用途径与机制 178
第一节 RNA干扰的机制 178
一、RNAi的机制研究 178
二、miRNA的发生及其生理功能 180
第二节 RNAi在抗肿瘤和抗病毒研究中的应用 182
一、RNAi用于病毒感染的预防及治疗 184
二、RNAi用于抗肿瘤治疗 185
三、问题与展望 186
第10章 G-四链体核酸的结构及其生物学功能的分子机制 189
第一节 DNA结构的多态性及G-四链体的结构 189
一、DNA结构的多态性 189
二、G-四链体DNA（G-quadruplex）的结构 192
第二节 G-四链体可能的生物学功能 200
一、G-四链体与端粒 201
二、G-四链体的其他生物学功能 204
三、G-四链体结合蛋白 204
第三节 G-四链体在药学中的应用 205
一、以G-四链体为靶点的端粒酶抑制剂 205
二、作为HIV整合酶抑制剂 215
第11章 病毒转录调控RNA为靶的HIV-1抑制剂研究中的分子识别 220
第一节 HIV的基本结构 220
第二节 HIV的生命周期 222
第三节 Tat蛋白和TARRNA作为抗HIV药物靶点的结构基础 223
第四节 以Tat-TARRNA相互作用为基础的HIV-1抑制剂 226
一、以TARRNA的三核苷酸突起区为靶 226
二、同时以三核苷酸突起区和环区为靶 229
三、仅以TARRNA的环区为靶 231
四、以Tat蛋白为靶 231
五、反义核酸类拟肽类抑制剂 232
第12章 小分子药物与DNA作用的特异性研究 237
第一节 小分子药物与DNA作用的碱基特异性 237
第二节 小分子药物与DNA作用的序列特异性 238
一、研究药物与DNA共价结合序列特异性的方法 238
二、研究药物与DNA非共价结合序列特异性的方法 239
三、研究有DNA断裂活性的药物与DNA作用序列特异性的方法 239
四、利用序列胶获得药物与DNA相互作用的动力学数据 240
五、提高药物与DNA作用序列特异性的方法—药物-寡核苷酸偶合物设计 240
方法与技术篇 247
第13章 计算机技术在小分子与生物靶相互作用中的应用 247
第一节 药物设计方法概论 248
第二节 基于配体的药物设计方法 250
一、定量构效关系 250
二、药效团模型 251
第三节 基于结构的合理药物设计 252
一、生物信息与分子结构数据库 252
二、全新药物设计 257
三、分子对接方法 257
四、数据库搜寻与虚拟筛选 261
第四节 生物大分子的结构模拟与功能研究 262
一、蛋白质结构预测 263
二、蛋白质分子对接 266
三、蛋白质的分子动力学模拟 266
四、核酸结构的分子动力学模拟与功能研究 269
第五节 基于生物网络的药物设计 275
一、系统生物学与药物设计 276
二、基于网络的药物设计 278
第六节 小结 280
第14章 小分子化合物作为探针研究DNA的结构 286
第一节 双氧铀离子（UO22＋）探针研究DNA的结构 286
一、概述 286
二、研究实例 287
第二节 焦碳酸二乙酯（DEPC）探针研究DNA的结构 289
一、概述 289
二、研究实例 290
第三节 四氧化饿（OsO4）探针研究DNA的结构 291
一、概述 291
二、研究实例 293
第四节 手性金属配合物作为探针研究DNA的结构 293
一、概述 293
二、钉多吡啶配合物 294
第15章 凝胶阻滞实验研究小分子与DNA的结合对DNA与蛋白质结合的影响 299
第一节 概述 299
第二节 凝胶电泳的基本原理 300
第三节 凝胶阻滞实验的基本原理及操作 301
一、概述 301
二、凝胶阻滞实验的物理化学基础 301
三、凝胶阻滞主要实验过程及应注意的问题 307
第四节 应用实例 309
一、实验原料 309
二、实验方法 310
第16章 表面等离子共振技术 316
第一节 表面等离子共振技术的原理 316
一、基本物理光学原理 316
二、表面等离子共振仪的光学原理 317
第二节 表面等离子共振仪的组成及工作原理 319
一、Biacore 3000的工作单元 319
二、温度控制 322
三、LED状态指示器 322
四、表面等离子共振仪的传感芯片 322
第三节 表面等离子共振技术在研究药物与核酸相互作用中的应用 326
一、实验方法 328
二、实时测量药物与核酸分子之间相互作用动力学参数的原理 330
附录 Biacore仪数据处理软件使用说明 332
一、预设的相互作用模型 332
二、应用 334
第17章 荧光染色与荧光探针技术 342
第一节 荧光与荧光染色 342
第二节 荧光信号检测 343
一、荧光信号 343
二、荧光检测 343
第三节 荧光染色在核酸检测与基因组学研究中的应用 343
一、核酸染料 343
二、寡核苷酸与核酸的荧光标记 350
三、检测技术与方法 351
四、应用举例 355
第四节 免疫荧光染色 359
一、概念与基本原理 359
二、免疫荧光测定分析 360
三、应用举例 361
第18章 高内涵筛选分析技术 368
第一节 高内涵筛选的概念 368
第二节 高内涵筛选的优势 368
第三节 高内涵筛选系统的组成 369
一、荧光显微系统 369
二、自动化荧光图像获取系统 369
三、检测仪器 369
四、图像处理分析软件 370
五、结果分析和数据管理系统 370
第四节 用于HCS筛选与分析中的荧光染料与探针 372
第五节 HCS的应用 373
一、药物对细胞毒性作用的检测 373
二、药物对细胞增殖的影响 375
三、信号传导通路的研究 376
四、HCS对药物神经生长活性的评价 378
五、G蛋白偶联受体与钙离子通道检测 378
六、肿瘤细胞多药耐药逆转剂的检测 379
七、HCS与RNA干扰 379
第六节 小结 380
第19章 新型核苷酸的合成与核酸标记在基因芯片技术中的应用 382
第一节 基因芯片的制备 383
第二节 基因芯片探针的设计 385
第三节 靶核酸样品的制备—扩增和标记 386
一、酶促反应标记脱氧核糖核酸（DNA） 387
二、酶促反应标记RNA 389
三、化学或光化学法标记DNA或RNA 391
第四节 检测方法 391
第五节 标记核苷酸的设计与合成 392
第六节 基因芯片技术在新药筛选和药物代谢动力学上的应用 398
第20章 毛细管电泳在药物与核酸相互作用研究中的应用 402
第一节 毛细管电泳的概述 402
一、毛细管电泳的基本原理 402
二、毛细管电泳的常用分离模式 405
三、毛细管电泳技术的新发展 406
第二节 毛细管电泳研究抗肿瘤抗病毒药物与核酸的相互作用 406
一、毛细管电泳在金属类抗肿瘤药物研究中的应用 407
二、通过毛细管电泳研究药物与核酸之间的非共价结合 411
三、毛细管电泳在抗HIV研究中的应用 414
第21章 拉曼光谱技术在核酸与小分子相互作用研究中的应用 419
第一节 拉曼光谱简介 419
一、傅立叶变换拉曼光谱 420
二、激光共振拉曼光谱 420
三、表面增强拉曼光谱 420
四、其他拉曼光谱技术 421
第二节 拉曼光谱技术在核酸与小分子相互作用研究中的应用 421
一、拉曼光谱的构型标记 422
二、拉曼强度 423
三、应用实例 424
第22章 NMR技术在小分子药物与核酸相互作用中的应用 441
第一节 二维核磁共振谱的原理 442
一、二维核磁共振的定义 442
二、二维核磁共振实验脉冲序列的区域划分 442
三、二维核磁共振图谱的表现形式 443
四、二维核磁共振的分类 443
五、二维核磁实验的特点 444
第二节 小分子与核酸结合方式的NMR证据 445
一、NMR研究与DNA共价结合的顺铂类抗肿瘤药物 445
二、NMR研究与DNA沟区结合的抗癌抗生素—偏端霉素 446
三、NMR研究与DNA嵌插结合的药物 453
四、NMR研究药物小分子与RNA的结合 455
五、NMR研究核酸与药物作用中的构象变化 459
第三节 展望 462
第23章 小分子与生物靶分子相互作用的化学热力学研究技术 465
第一节 微量热计和热分析仪 465
一、等温滴定量热计 466
二、差示扫描量热仪 468
第二节 小分子化合物与生物靶分子相互作用的热力学研究 472
一、小分子化合物与DNA的相互作用 472
二、小分子化合物与微丝及微管蛋白的相互作用 475
三、小分子化合物与尿酶的相互作用 476
第24章 其他研究DNA与小分子作用的实验方法 480
第一节 DNA的特性表征 480
一、DNA浓度、碱基对组成和蛋白质含量 480
二、DNA热变性、增色作用和Tm值 480
第二节 DNA的热变性研究 481
一、DNA Tm值的测定 481
二、检测结合小分子对DNA热变性影响的实验方法 482
第三节 DNA溶液的黏度测定 482
一、DNA溶液的黏度测量 483
二、小分子和DNA相互作用的黏度测量 484
第四节 光谱法测定药物与DNA的结合常数 485
一、结合常数测定基础—Scatchard分析 485
二、用分光光度法确定r和［D］f 487
三、消光系数的确定 487
索引 490