- 文献综述
nor-beta;-lapachone（去亚甲beta;-拉帕醌）属于1,2-萘醌类，是从天然产物Bignoniacea (Tabebuia sp.)家族中分离得到的 [1]。nor-beta;-拉帕醌具有广泛的生物活性，包括抗细菌、抗真菌、消炎和抗肿瘤等。
醌氧化还原酶1（NAD(P)H：quinone oxidoreductase 1, NQO1）催化。NQO1又称D-硫辛酰胺脱氢酶（DT-diaphorase），是一种黄素蛋白酶，其以黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）为辅基，以辅酶NAD(P)H为电子供体，通过一步双电子转移过程将醌代谢为氢醌。该过程阻止了一系列单电子氧化还原酶（e.g., cytochrome P450 reductase and cytochrome b5 reductase）将醌转化为半醌，避免了该过程产生具有毒副作用的活性氧分子（ROS）。
NQO1酶的三维空间结构已经被解析。人的NQO1酶分子通常以二聚体形式存在，每个亚基都含有一分子FAD辅基，其通过多重氢键网络紧密、稳固地与NQO1酶相结合（图1A）。NQO1酶催化活性口袋处于两个亚基的结合表面，两个亚基中的部分关键氨基酸残基构成了口袋的“帽子”部分，FAD中异咯嗪环为“底盘”部分，两部分共同组成完整的催化活性口袋（图1B）[2]。
图 1、（A）人NQO1酶的晶体结构（PDB ID = 3JSX），黄色为其中催化口袋表面，红色为辅基FAD，蓝色虚线为FAD形成的氢键网络；（B）绿色粗线为催化口袋的关键氨基酸残基，紫色细线为与辅基FAD形成氢键的氨基酸残基。
NQO1酶的双电子还原机制也已经明确，其属于一种“乒乓”机制（图2），包括以下几个步骤： ①还原型辅酶I/II（NAD(P)H）进入NQO1催化口袋，以氢负离子形式带着一对电子转移给辅基FAD，同时周边环境提供一个H ，将FAD还原为FADH2，自身转变为氧化型辅酶I/II（NAD(P) ）；②NAD(P) 从结合口袋中释放；③醌类底物（Q）进入催化口袋并与之结合，FADH2异咯嗪环中一个氢以氢负离子形式带着一对电子转移至底物醌上形成氢醌负离子，在关键氨基酸残基如Tyr128、Tyr126、His161等参与下，另一个氢则以质子形式传递至氢醌负离子上形成最终产物氢醌（QH2），同时FADH2自身重新转变为FAD；④还原代谢产物氢醌从催化口袋中释放出来，最终完成一个催化循环过程。这一过程的总反应可以描述为NAD(P)H Q H → NAD(P) QH2。
图2、NQO1酶 “乒乓”双电子还原机制示意图以及FADH2与底物之间的氢及电子转移过程
通过研究发现NQO1是一个很好的可以作为抗肿瘤靶点，第一，NQO1酶是双电子还原代谢酶且在正常组织中表达并不丰富，可以有效避免广泛存在于正常细胞的CPR酶单电子还原代谢产生的毒性；第二，NQO1酶在多种肿瘤细胞中高表达，是肿瘤细胞与正常细胞之间的差异性代谢酶。第三，我们通过调研发现，很多具有抗肿瘤作用的醌类药物都是通过被NQO1还原之后发生作用的。因此基于NQO1酶设计本身无活性而在抗肿瘤细胞中能被选择性代谢活化的底物，是获得高效、低毒抗肿瘤新药的一种有效策略。
最近有报道，beta;-拉帕醌可以在NQO1（NAD(P)H:quinone oxidoreductase-1）酶的介导下通过产生活性氧（ROS）的方法，选择性的杀死肿瘤细胞。beta;-拉帕醌在NQO1高表达的肿瘤细胞中快速、大量地被还原代谢为邻/对二酚产物，后者在细胞氧分子作用下发生自氧化重新转变为醌底物，形成氧化还原循环, 而这一氧化还原循环过程将产生大量的ROS，包括O2（最主要），H2O2，HO2，HO 等。高浓度的ROS将严重破外肿瘤细胞的氧化还原微环境平衡，产生氧化应激，进而通过多种途径如降低线粒体的膜电位、激活Caspase-3凋亡通路或直接破外DNA功能等诱导肿瘤细胞凋亡，发挥选择性抗肿瘤作用[3, 4]。利用药物产生ROS来选择性杀死肿瘤细胞已经逐步成为肿瘤化学治疗药物的一个重要研究方向[5]。因此，基于其优良的生物活性，在近几年关于该天然产物的全合成引起了人们的关注。
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