分子模拟手性金属配合物△,Λ-[Co(phen)_2dppz]~(3 )与B-DNA的作用模型

利用分子模拟方法, 通过研究手性金属配合物[Co(phen)2dppz]3 (phen = 1, 10-phenanthroline, dppz = dipyrido[3, 2-a: 2′, 3′-c]phenazine)与B-DNA的作用机理, 探讨了当前存在争议的两种模型: 即Barton的从DNA大沟插入、且 D 型异构体更易于和B-DNA结合的模型和Norden的从DNA小沟插入、且没有显著异构体选择性的模型.最终, 研究结果支持Norden的结合模型, 而对Barton的结合模型提出了异议.     

Molecular modeling of the binding mode of chiral metal complexes A- and A-[Co(phen)_2dppz]~(3 ) with B-DNA

Molecular modeling methods have been applied to the structural characterization of the interaction between chiral metal complexes [Co(phen)2dppz]3 (where phen = 1, 10-phenanthroline, dppz = dipyrido[3,2-a: 2', 3'-c]phenazine) and the oligonucleotide (B-DNA fragment). The natures of two kinds of the binding modes, which are currently intense controversy, have been explored. Barton proposed that there is enantio-selective DMA binding by the octahedral complexes and intercalative access by these complexes from the major groove; but Norden suggested that both enantiomers bind extremely strongly to DNA from the minor groove without any noticeable enantio-selectivity. Our results support and extend structural models based upon Norden's studies, and conflict with Barton's model.     

Electrochemical Studies on the Interactions of Dipyridophenazine Complex of Ruthenium and Herring Sperm DNA

Cyclic voltammetry (CV) and single-step chronocoulometry were used to study the interaction of [Ru(phen)2dppz]2 (phen=l,10-phenanthroline; dppz=dipyrido[3,2-a:2‘,3‘-c]phen-azine) with herring sperm DNA. The addition of DNA caused a diminution in the peak current and a positive shift in the peak potential of the complex of [Ru(phen)2dppz]2 . The 12 mV positive shift in the peak potential of [Ru(phen)2dppz]^2 indicates that [Ru(phen)2dppz]^2 binds 2.6 times more strongly to DNA than its reductive form. In addition, by using fluorimetric and UV-spectrophotometric methods and studies of denatured DNA and the effect of NaC1 solution, it was also found that the binding mode was intercalation. The decrease of peak current is proportional to the concentration of DNA, which can be applied to estimate DNA concentration.     

Λ-、Δ-[Rh(bpy)2chrysi]3+对含C:T错配的DNA序列识别作用的分子模拟研究

通过分子模拟方法研究了手性金属配合物[Rh(bpy)2Chrysi]3 (bpy=2,2’- bipyridine;Chrysi=5,6-chrysenequinonediimine)对包含C:T错配碱基对的B-DNA序列的识别作用。结合类似的针对含G:A错配的和正常的B-DNA序列的识别作用研究,发现配合物[Rh(bpy)2Chrysi]3 可以对错配B-DNA序列进行序列特异性的识别．能量对比计算结果表明,该经典插入识别作用倾向于在错配碱基对附近进行,其中Δ-[Rh(bpy)2charysi]3 比其手性异构体更占优势．这同Barton教授工作组的实验结果是一致的。另外插入作用倾向于在错配序列中的正常双碱基对C3A4／G374(错配碱基对附近)中从小沟进行．与该配合物对含G:A错配的和正常的B-DNA序列的识别作用不同的是,对包含C:T错配碱基对的B-DNA序列的识别作用倾向于从小沟进行．这一点可能源于C:T碱基对结构的不同．     

手性三菲咯啉合镍与DNA的立体选择性研究

有关 DNA与金属配合物反应机理和作用模式的探讨是生物无机化学研究的重要内容之一 .目前的研究 [1～ 4] 表明 ,有大共轭配体配位的八面体金属配合物以静电作用或插入方式与DNA结合 .外消旋 [Ni( phen) 3]2 +及其旋光异构体与 DNA作用机理的研究曾有报道 [4] .但用电化学方法研究其旋光异构体与 DNA作用则未见详细报道 .本文用电化学方法和 CD谱研究了 Δ- ,∧ - [Ni( phen) 3]2 +配合物与 DNA的作用 .两种方法所得结果均表明 Δ- ,∧ - [Ni( phen) 3]2 +与 DNA作用时 ,Δ构型配合物的插入作用比∧构型配合物的强 .该法与平衡透析…     

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.     

△,Λ-[Co(phen)2tpphz]^3+与B - DNA相互作用的分子 模拟

针对国际上对金属配合物同DNA间作用机量的争议,采用分子模拟手段在MM2力场下,搭建并优化了手性金属配合物△,Λ-[Co(phen)2tpphz]^3+与B-DNA[d(GTCGATCGAC)2]的模型,继而对其相互作用进行了模拟,得出的结论是：对所采用的B-DNA片断,该金属配合物有明显的立体选择性△型配合物从小沟插入占明显优势,而且,总体来看,从AT区插入更易进行。     

△,Λ-[Co(phen)2tpphz]3+与B-DNA相互作用的分子模拟

针对国际上对金属配合物同DNA间作用机量的争议,采用分子模拟手段在MM2力场下,搭建并优化了手性金属配合物△,Λ-[Co(phen)2tpphz]^3+与B-DNA[d(GTCGATCGAC)2]的模型,继而对其相互作用进行了模拟,得出的结论是：对所采用的B-DNA片断,该金属配合物有明显的立体选择性△型配合物从小沟插入占明显优势,而且,总体来看,从AT区插入更易进行。     

Λ-、△-[Rh（bpy）2chrysi]^3＋对含C：T错配的DNA序列识别作用的分子模拟研究

通过分子模拟方法研究了手性金属配合物[Rh（bpy）2Chrysi]^3＋（bpy=2，2’-bipyridineChrysi=5，6-chrysenequinonediimine）对包含C：T错配碱基对的B-DNA序列的识别作用．结合类似的针对含G：A错配的和正常的B-DNA序列的识别作用研究，发现配合物I-Rh（bpy）zChrysi]^3＋可以对错配B-DNA序列进行序列特异性的识别．能量对比计算结果表明，该经典插入识别作用倾向于在错配碱基对附近进行，其中△-[Rh（bpy）2chrysi]^3＋比其手性异构体更占优势．这同Barton教授工作组的实验结果是一致的．另外插入作用倾向于在错配序列中的正常双碱基对C3A4／G3T4（错配碱基对附近）中从小沟进行．与该配合物对含G：A错配的和正常的B-DNA序列的识别作用不同的是，对包含C：T错配碱基对的B-DNA序列的识别作用倾向于从小沟进行．这一点可能源于C：T碱基对结构的不同．     

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′…     

Δ-和Λ-[Ru(bpy)2(HPIP)2+两种异构体对小牛胸腺DNA不同键合速率的CD光谱证明

Wilson[1]于1997年发表了关于DNA导电性的评论性文章, 介绍了各种学派的观点. 争论焦点在于DNA是否为导体. 将两种配合物键合于DNA作为接头, 通过研究电子转移可确定DNA是否为导线, 其中配合物和DNA键合模式是研究的关键. Barton[2]和Norden[3]均认为2+ 配合物能强烈插入DNA中. 我们[4]曾从改变辅助配体角度出发, 研究2+和DNA的作用, 结果证明2+具有更强的插入能力, 并结合文献把键合模式归纳为3类, 即静电键合、沟面键合和插入键合[5]. 最近, 我们报道了新体系2+/DNA/2+(bpy=2,2′-bipyridine), 其中2+和2+均可插入DNA中. 2+是光诱导电子给予体, 2+是电子接受体, 荧光光谱证明前者的电子通过DNA中的π电子转移给后者, 导致后者荧光猝灭, 结果支持DNA是导线的观点[6]. 2+中的PIP芳香环和DNA碱基芳环组成π电子的堆积力[7], 从而增强了对DNA的插入能力.     

[Ru(bpy)_2tpphz]~(2+)与Zn~(2+)形成的双核配合物的荧光性质研究

近年来,钌多吡啶配合物与DNA的作用得到了比较广泛的研究,并且发展了一系列具有特定功能的钌配合物犤1犦。如传统的DNA分子光开关犤Ru(bpy)2dppz犦2+和犤Ru(phen)2dppz犦2+犤2,3犦(bpy=2,2'-联吡啶,phen=1,10-菲咯啉,dppz=二吡啶犤3,2-a:2',3'-c犦吩嗪)。这些配合物与DNA具有较强的结合力,在水溶液中几乎不发光,但在DNA存在下则有强烈荧光发出。这是由于配合物插入DNA的碱基对之后,保护了dppz的吡嗪环上的N原子,使其免受水分子的进攻从而导致配合物荧光的恢复。但是对于大多数的多吡啶钌配合物来讲,由于其自身较强的背景荧光或与DN…     

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。     

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．     

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.     

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.     

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.     

[Ru(phen)2dppz]2+二聚及对DNA键合性质的影响

研究发现, [Ru(phen)2dppz]2+表现出非常强的自聚合倾向, 并显著影响DNA的键合性质, 有关方面的研究应引起科研工作者的足够重视.     

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∶VTris=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4.2×102L.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2.0×105L.mol-1,远远大于SDS介导的淬灭常数(9.0×103L.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。