手性金属配合物Δ,Λ-[Ru(IP)2dppz]2＋对含G:T错配的环丁烷嘧啶二聚体识别和部分构型修复的分子力学研究

环丁烷嘧啶二聚体(Cyclobutane Pyrimidine Dimer, CPD)是紫外线对DNA损伤导致皮肤癌的首要环节, XPC-hHR23B是最早作为对CPD的损伤识别剂的, 但其识别效率很低. 本文首次采用分子力学方法模拟了一种新的手性金属配合物Δ,Λ-[Ru(IP)₂dppz]^2＋对含G:T错配的CPD双螺旋DNA的识别作用. 模拟结果显示: 金属配合物[Ru(IP)₂dppz]^2＋的两个手性异构体都对含G:T错配的CPD双螺旋DNA具有识别作用, 识别的过程体现了很强的手性选择性、沟选择性和位点特异性. 同时, 我们发现: 在Λ-[Ru(IP)₂dppz]^2＋插入到CPD后, 形成CPD的两个T碱基由原来的敞口形状部分地转为近平行状, 使其在构型上得到初步的修复.     

手性金属配合物Δ,Λ-[Ru(IP)_2dppz]~(2 )对含G:T错配的环丁烷嘧啶二聚体识别和部分构型修复的分子力学研究

环丁烷嘧啶二聚体(CyclobutanePyrimidineDimer,CPD)是紫外线对DNA损伤导致皮肤癌的首要环节,XPC-hHR23B是最早作为对CPD的损伤识别剂的,但其识别效率很低.本文首次采用分子力学方法模拟了一种新的手性金属配合物?,Λ-[Ru(IP)2dppz]2 对含G:T错配的CPD双螺旋DNA的识别作用.模拟结果显示:金属配合物[Ru(IP)2dppz]2 的两个手性异构体都对含G:T错配的CPD双螺旋DNA具有识别作用,识别的过程体现了很强的手性选择性、沟选择性和位点特异性.同时,我们发现:在Λ-[Ru(IP)2dppz]2 插入到CPD后,形成CPD的两个T碱基由原来的敞口形状部分地转为近平行状,使其在构型上得到初步的修复.     

手性金属配合物△,∧-[Ru(IP)2dppz]2+对含G:T错配的环丁烷嘧啶二聚体识别和部分构型修复的分子力学研究

环丁烷嘧啶二聚体(Cyclobutane Pyrimidine Dimer,CPD)是紫外线对DNA损伤导致皮肤癌的首要环节,XPC-hHR23B是最早作为对CPD的损伤识别剂的,但其识别效率很低.本文首次采用分子力学方法模拟了一种新的手性金属配合物△,∧-[Ru(IP)2dppz]2 对含G:T错配的CPD双螺旋DNA的识别作用.模拟结果显示:金属配合物[Ru(IP)2dppz]2 的两个手性异构体都对含G:T错配的CPD双螺旋DNA具有识别作用,识别的过程体现了很强的手性选择性、沟选择性和位点特异性.同时,我们发现:在∧-[Ru(IP)2dppz]2 插入到CPD后,形成CPD的两个T碱基由原来的敞口形状部分地转为近平行状,使其在构型上得到初步的修复.     

D，L-[-Ru（phen）2dppz-]^2＋对含G：T错配的环丁烷嘧啶二聚体识别和修复的理论研究

环丁烷嘧啶二聚体（Cyclobutane Pyrimidine Dimer,CPD）是紫外线对DNA损伤导致皮肤癌的首要环节,XPC-hHR23B是最早作为对CPD的损伤识别剂的,但其识别效率很低．首次采用分子力学方法模拟了手性金属配合物D,L-[Ru（phen）2dppz]^2＋（phen=1,10phenanthroline,dppz—dipyrido[3,2-a：2’,3＇-c]phenazine）对含G：T错配的CPD双螺旋DNA的识别作用．模拟结果显示：该配合物的左手异构体优先从小沟方向识别与G：T错配相邻的4T5／T7G6区域,而右手异构体则优先从大沟方向识别与G：T错配相邻的另一区域T6A7／C5T4．由于CPD的形成,该DNA螺旋高度扭曲,使得识别过程体现了手性选择性和位点特异性,左手异构体更占优势．详细的能量分析发现：在配合物插入碱基堆积过程中的空间位阻状况决定了识别作用的结果,静电相互作用也在一定程度上产生了影响．此外,我们还发现,金属配合物插入CPD相邻的区域后,能将形成CPD的两个T碱基由原来的敞口形状部分地转为近平行状,使其得到构型上的部分修复．     

D,L-[Ru(phen)_2dppz]~(2+)对含G:T错配的环丁烷嘧啶二聚体识别和修复的理论研究

环丁烷嘧啶二聚体(Cyclobutane Pyrimidine Dimer,CPD)是紫外线对DNA损伤导致皮肤癌的首要环节,XPC-hHR23B是最早作为对CPD的损伤识别剂的,但其识别效率很低.首次采用分子力学方法模拟了手性金属配合物D,L-[Ru(phen)2dppz]2+(phen=1,10phenanthroline,dppz=dipyrido[3,2-a∶2’,3’-c]phenazine)对含G∶T错配的CPD双螺旋DNA的识别作用.模拟结果显示:该配合物的左手异构体优先从小沟方向识别与G∶T错配相邻的A4T5/T7G6区域,而右手异构体则优先从大沟方向识别与G∶T错配相邻的另一区域T6A7/G5T4.由于CPD的形成,该DNA螺旋高度扭曲,使得识别过程体现了手性选择性和位点特异性,左手异构体更占优势.详细的能量分析发现:在配合物插入碱基堆积过程中的空间位阻状况决定了识别作用的结果,静电相互作用也在一定程度上产生了影响.此外,我们还发现,金属配合物插入CPD相邻的区域后,能将形成CPD的两个T碱基由原来的敞口形状部分地转为近平行状,使其得到构型上的部分修复.     

D,L-[Ru(phen)2dppz]2+对含G∶T错配的环丁烷嘧啶二聚体识别和修复的理论研究

环丁烷嘧啶二聚体(Cyclobutane Pyrimidine Dimer, CPD)是紫外线对DNA损伤导致皮肤癌的首要环节,XPC-hHR23B是最早作为对CPD的损伤识别剂的,但其识别效率很低.首次采用分子力学方法模拟了手性金属配合物D,L-[Ru(phen)2dppz]2+ (phen=1,10 phenanthroline, dppz = dipyrido[3,2-a∶2',3'-c]phenazine)对含G∶T错配的CPD双螺旋DNA的识别作用.模拟结果显示:该配合物的左手异构体优先从小沟方向识别与G∶T错配相邻的A4T5/T7G6区域,而右手异构体则优先从大沟方向识别与G∶T错配相邻的另一区域T6A7/G5T4.由于CPD的形成,该DNA螺旋高度扭曲,使得识别过程体现了手性选择性和位点特异性,左手异构体更占优势.详细的能量分析发现:在配合物插入碱基堆积过程中的空间位阻状况决定了识别作用的结果,静电相互作用也在一定程度上产生了影响.此外,我们还发现,金属配合物插入CPD相邻的区域后,能将形成CPD的两个T碱基由原来的敞口形状部分地转为近平行状,使其得到构型上的部分修复.     

乙醇/Tris-水中Cu(Ⅱ)对SDS和DNA增强[Ru(bpy)2(dppz)]2+光致发光的调控

应用荧光光谱、荧光显微镜和伏安法研究了乙醇/水体系中Cu(Ⅱ)对十二烷基硫酸钠(SDS)和鱼精DNA增强[Ru(bpy)₂(dppz)]²⁺(bpy=2,2′-联吡啶, dppz=邻联二吡啶[3,2-a:2′,3′-c]吩嗪)光致发光的调控。结果表明, 在乙醇/三羟甲基氨基甲烷(Tris)-水 (V_乙醇:V_Tris=1:5)体系中, DNA和阴离子表面活性剂SDS均能增强[Ru(bpy)₂(dppz)]²⁺的光致发光, 其与[Ru(bpy)₂(dppz)]²⁺间的键合常数分别为5.5×10⁵和4.2×10² L·mol^-1;Cu(Ⅱ)离子能通过DNA和SDS介导的光诱导电子转移淬灭乙醇/水溶液中[Ru(bpy)₂(dppz)]²⁺的光致发光, DNA介导的Stern-Volmer淬灭常数为2.0×10⁵ L·mol^-1, 远远大于SDS介导的淬灭常数(9.0×10³ L·mol^-1)。此外, 结合SDS、DNA和Cu(Ⅱ)对[Ru(bpy)₂(dppz)]²⁺在铟锡氧化物(ITO)电极上发生的氧化还原反应的影响, 进一步探讨了乙醇/Tris-水中Cu(Ⅱ)对SDS和DNA增强[Ru(bpy)₂(dppz)]²⁺光致发光的调控机理。该研究有助于更好地理解DNA嵌入剂的发光和淬灭机制, 为生物分子光开关的构建提供新思路。     

一个嫁接有羧酸羟基乙基酯的二吡啶吩嗪Ru(II)配合物的合成、与DNA的相互作用以及溶剂变色性质的研究

合成并表征了一个新的Ru(II)配合物[Ru(bpy)₂(hedppc)](ClO₄)₂ {bpy＝2,2'-联吡啶, hedppc＝二联吡啶[3,2-a: 2',3'-c]吩嗪-11-羧酸(2-羟乙基)酯}. 通过紫外-可见吸收光谱、与溴化乙锭竞争实验、粘度测量和DNA裂解实验研究了配合物与小牛胸腺DNA的相互作用性质. 结果表明配合物以插入模式与DNA键合，键合常数K_b＝(6.99±1.34)×10⁶ mol^－1•L (s＝2.03±0.04)与母体配合物[Ru(bpy)₂ (dppz)]^2＋相近，但光致发光和溶剂变色等光学性质与[Ru(bpy)₂ (dppz)]^2＋有明显的差别.     

新型双核配合物的形成、与DNA的作用机制及荧光性质研究

利用紫外、荧光和粘度等方法研究了含不同配体的钌(II)配合物[Ru(phen)₂CImP]^2＋(CImP＝3,4-二羟基-咪唑并[4,5-i][1,10]邻菲咯啉)和[Ru(phen)₂TPPZ]^2＋(TPPZ＝四吡啶[3,2-a:2',3'-c:3',2'-h:2'',3''-j]吩嗪)与DNA的作用机制, 并研究了配合物与Zn^2＋配合后荧光性质变化. 结果表明[Ru(phen)₂TPPZ]^2＋与DNA以插入模式作用, 而[Ru(phen)₂CImP]^2＋与DNA则以沟面结合模式作用. 向配合物溶液中滴加Zn^2＋后, 配合物[Ru(phen)₂TPPZ]^2＋和[Ru(phen)₂CImP]^2＋均可以与Zn^2＋形成双核配合物[Ru(phen)₂(TPPZ)Zn]^4＋和[Ru(phen)₂(CImP)Zn]^4＋, 配合物的荧光减弱. 与DNA作用后, 配合物仍可以与Zn^2＋配位形成双核配合物, 但[Ru(phen)₂(TPPZ)Zn]^4＋保持插入模式与DNA作用, 配合物的荧光减弱. 而[Ru(phen)₂(CImP)Zn]^4＋与DNA则由沟面结合改为插入结合, 配合物的荧光增强.     

[Ru(bpy)2tpphz]2+与Zn2+形成的双核配合物的荧光性质研究

The formation of heterobimetallic ruthenium(Ⅱ) complex was investigated by absorption and emission spectra. As an intercalator of DNA， the luminescent monometallic ruthenium(Ⅱ) complex [Ru(bpy)₂tpphz]²⁺ could coor-dinate with Zn²⁺ to form the nonluminescent heterobimetallic complex [Ru(bpy)₂(tpphz)Zn]⁴⁺. The emission in-tensity of complex decreased as increasing the amounts of Zn²⁺ and the luminescence was almost lost at the ratio of [Zn]/[Ru] of 1. After binding to DNA， the peripheral coordination site on the tpphz ligand remained accessible for Zn²⁺， the coordination occurred from the oppsite side of helix with respect to intercalated [Ru(bpy)₂tpphz]²⁺ and the nonluminescent heterobimetallic complex was formed. On the other hand， the [Ru(bpy)₂(tpphz)Zn]⁴⁺ also bound to DNA by intercalation and situated the region of the intercalated [Ru(bpy)₂tpphz]²⁺ between the base pairs of DNA. The complex looked like a molecular nut (the Zn²⁺) and bolt (the [Ru(bpy)₂tpphz]²⁺).     

Λ-及Δ-[Ru(phen)2dppz]n+对错配DNA的识别作用的分子模拟

本文通过在ESFF(Extensible Systematic Force Field)力场下对其作用中的体系势能进行分子力学计算，分析了手性金属配合物Λ－及Δ-[Ru(phen)2dppz]^n 对错配DNA d(CCGAATGAGG)2的识别机理，并在分子水平上对其做了详细解释。     

TiO2纳米颗粒对钌(II)三联吡啶配合物光损伤小牛胸腺DNA能力的影响

由于极短的激发态寿命, 钌(II)三联吡啶配合物对脱氧核糖核酸(DNA)的光损伤能力低下. 设计合成了三个钌(II)三联吡啶配合物[Ru(ttp)(tpy)]^2＋ (1), [Ru(ttp-COOH)(tpy)]^2＋ (2)和[Ru(ttp-COOH)(tpy-pyr)]^2＋ (3), 其中tpy为2,2':6',2"-三联吡啶, ttp为4′-(4-甲苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶, ttp-COOH为4′-(4-羧基苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶, tpy-pyr为4'-(1-芘基)-2,2':6',2"-三联吡啶. 比较了TiO₂纳米颗粒对它们光损伤小牛胸腺DNA的影响. 发现TiO₂纳米颗粒在空气和氩气条件下均可显著提高配合物3光损伤DNA的能力. TiO₂纳米颗粒和配合物3间的光诱导电子转移作用及其该作用生成的钌(III)物种可能是促进配合物3对DNA光损伤的主要原因.     

TiO2纳米颗粒对钌(II)三联吡啶配合物光损伤小牛胸腺DNA能力的影响

由于极短的激发态寿命, 钌(II)三联吡啶配合物对脱氧核糖核酸(DNA)的光损伤能力低下. 设计合成了三个钌(II)三联吡啶配合物[Ru(ttp)(tpy)]^2＋ (1), [Ru(ttp-COOH)(tpy)]^2＋ (2)和[Ru(ttp-COOH)(tpy-pyr)]^2＋ (3), 其中tpy为2,2':6',2"-三联吡啶, ttp为4′-(4-甲苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶, ttp-COOH为4′-(4-羧基苯基)-2,2':6',2"-三联吡啶, tpy-pyr为4'-(1-芘基)-2,2':6',2"-三联吡啶. 比较了TiO₂纳米颗粒对它们光损伤小牛胸腺DNA的影响. 发现TiO₂纳米颗粒在空气和氩气条件下均可显著提高配合物3光损伤DNA的能力. TiO₂纳米颗粒和配合物3间的光诱导电子转移作用及其该作用生成的钌(III)物种可能是促进配合物3对DNA光损伤的主要原因.     

方波伏安法研究[Ru（bpy）2dppz]2+与DNA的相互作用

合成了含有嵌入配体二吡啶并[3,2-a:2′,3′-c]-吩嗪(dppz)的钌配合物二联吡啶二吡啶并[3,2-a;2′,3′-c]吩嗪钌([Ru(bpy)2dppz]2+),并对其结构和物理化学性质进行了表征。采用方波伏安法研究了[Ru(bpy)2dppz]2+与天然双链小牛胸腺DNA的相互作用,实验结果表明,[Ru(bpy)2dppz]2+配合物的嵌入配体会嵌入DNA的碱基对中,与DNA结合形成体积较大的"金属配合物-DNA"联合体,该联合体在电解质溶液中扩散速度较慢,导致溶液中游离的钌配合物分子减少,峰电流信号降低。计算得到[Ru(bpy)2dppz]2+与DNA的结合常数Ka=1.7×105 L/mol,结合位点n=0.84。     

钌(Ⅱ)配合物[Ru(dpq)2L]4+的合成、晶体结构及与G-四链体DNA的相互作用

以cis-[Ru(dpq)₂Cl₂]·2H₂O(dpq=二吡啶[3,2-d:2',3'-f]二氮萘)为原料与5,5'-二(1-(三乙胺)甲基)-2,2'-联吡啶阳离子(L)合成钌(Ⅱ)配合物[Ru(dpq)₂L](PF₆)₄,并研究了该配合物与G-四链体DNA的作用:FRET实验表明,配合物对人端粒DNAh-telo具有选择性,其作用能力要强于同癌基因启动子区域的四链DNA,如c-myc和bcl2;CD光谱表明,在Na⁺和K⁺都不存在的情况下,配合物能诱导h-telo形成平行结构;此外,紫外和发射光谱都显示,配合物在K⁺溶液中与h-telo的作用力要大于在Na⁺溶液中的。     

不同配体对钌多吡啶配合物与DNA的作用和荧光性质的影响

Two polypyridyl ligands DCHIP (2-hydro-3，5-dichlorophenyl-imidazo[4，5-f][1，10] phenanthroline)，MDHIP(2，4-dihydrophenyl-imidazo[4，5-f][1，10]phenanthroline) and their ruthenium(Ⅱ) complexes [Ru(phen)₂MDHIP]²⁺ and [Ru(phen)₂DCHIP]²⁺ were prepared. Their DNA-binding properties were studied by spectroscopic methods and viscosity measurements. The results indicated that the complexes both bound to DNA by partial intercalation mode， but [Ru(phen)₂DCHIP]²⁺ exhibited stronger binding affinity for DNA than [Ru(phen)₂MDHIP]²⁺ due to the different planarities and steric effects of ligands. On the other hand， after binding to DNA， the fluorescence intensity of [Ru(phen)₂MDHIP]²⁺ decreased， while the fluorescence intensity of [Ru(phen)₂ DCHIP]²⁺ increased.     

手性配合物D,L-[Co(phen)2hpip]3+识别DNA序列及从构型上修复错配序列DNA的分子力学模拟

使用分子力学方法模拟了化合物[Co(phen)₂hpip]³⁺(phen=1,10 phenanthroline, hpip= 2-[2-hydroxyphenyl] imidazole [4,5-f][1,10]phenanthroline)对正常、错配序列DNA的识别作用及对错配DNA在构型上的修复作用. 模拟结果显示, 该配合物的两个手性异构体都从小沟方向特异性的识别正常DNA, 而从大沟方向特异性的识别剪式错配DNA与错配相邻的区域. 两个手性异构体都能将错配DNA的错配区域由剪式构型转变为平行构型, 其中右手异构体转变得更完美. 详细的分析发现, 在配合物插入碱基堆积过程中的空间位阻状况决定了识别作用的结果, 体现在以下两点: (1)辅助配体菲啰啉与DNA骨架及碱基的空间冲突情况; (2)骨架及碱基对在DNA为适应配合物的进入而发生扩张时的空间拥挤程度. 配合物对剪式错配构型的修复不但与空间相互作用有关, 还与配体hpip-碱基及碱基之间堆积的紧密程度有关.     

多吡啶钴(Ⅲ)配合物与Zn2+形成的新型“关-开”荧光探针

近十几年来,对小分子过渡金属配合物与大分子DNA键合与识别机理的研究一直是国际上生物无机化学领域十分活跃的研究课题[1￣3],已发展了一系列具有特定功能的配合物,如DNA结构探针和DNA荧光探针等。与其他类型的金属配合物相比,八面体过渡金属多吡啶配合物具有丰富的光化学和光物理信息,当这些配合物与DNA相互作用时,由于结构匹配或微环境的差异,配合物的光谱特征会出现不同程度的改变,从而达到对DNA的检测。传统的DNA荧光探针有[Ru(bpy)2dppz]2 和[Ru(phen)2dppz]2 (bpy=2,2′-联吡啶,phen=1,10-菲咯啉,dppz=二吡啶[3,2-a∶2′,3′…     

碱性CeO2载体对Ru/CeO2催化剂氨合成活性的影响

钌基催化剂因其在低温低压下具有比常规的铁基催化剂更具活性的特点成为合成氨催化剂的理想选择.我们研究了CeO₂载体表面碱性对Ru基合成氨催化剂的影响.通过调节KOH沉淀剂的量来制备具有不同碱性位点的CeO₂载体（pH=10/11/12）,证明了催化剂适当碱性位点密度提高了合成氨催化活性.催化性能测试结果表明,1.25% Ru/CeO₂-11催化剂在3.8 MPa,450℃,H₂/N₂=3（60 mL·min^-1）下表现出优异的氨合成活性（7040 μmol·g^-1·h^-1）.CeO₂-11的碱性位点增强了载体的电子给予能力,这有利于电子向活性金属Ru转移,从而促进了N₂的活化.碱金属和碱土金属的引入提高了活性金属Ru的还原能力.4% Cs-1.25% Ru/CeO₂-11（12 000 μmol·g^-1·h^-1）催化剂具有更多的氧空位,这增加了Ru周围的电子密度并促进了N≡N的裂解.通过XRD,BET,SEM,CO₂-TPD,H₂-TPR和XPS分析了不同碱性CeO₂载体对合成氨催化反应的影响.     

钌(Ⅱ)配合物[Ru(dpq)2L]4+的合成、晶体结构及与G-四链体DNA的相互作用

以cis-[Ru(dpq)₂Cl₂]·2H₂O(dpq=二吡啶[3,2-d:2',3'-f]二氮萘)为原料与5,5'-二(1-(三乙胺)甲基)-2,2'-联吡啶阳离子(L)合成钌(Ⅱ)配合物[Ru(dpq)₂L](PF₆)₄,并研究了该配合物与G-四链体DNA的作用:FRET实验表明,配合物对人端粒DNA h-telo具有选择性,其作用能力要强于同癌基因启动子区域的四链DNA,如c-myc和bcl2;CD光谱表明,在Na⁺和K⁺都不存在的情况下,配合物能诱导h-telo形成平行结构;此外,紫外和发射光谱都显示,配合物在K⁺溶液中与h-telo的作用力要大于在Na⁺溶液中的。