溴代胞嘧啶分子内三螺旋DNA的理论研究

运用分子力学方法研究了 3个含溴代胞嘧啶的分子内三螺旋及相应的未溴代分子内三螺旋DNA .理论结果表明 :当分子内三螺旋Hoogsteen嘧啶链的胞嘧啶被溴代胞嘧啶取代后其稳定性最强 ;而当分子内三螺旋 2条嘧啶链的胞嘧啶同时被溴代后 ,其稳定性最差 .从分子力学计算得到 ,4种分子内三螺旋的碱基以C3′ endo糖环构象为主 .在三螺旋YTCY( 2条嘧啶链中的胞嘧啶均被溴代胞嘧啶取代 )中 ,也含有一定数量的C2′ endo糖环构象 .因此 ,分子内三螺旋YTCY是A DNA和B DNA的综合体 ,而其他 3种三螺旋则是典型的A DNA .     

Effect of loop on the stability of intramolecular triplex DNA

Conformation stabilities of intramolecular triple-helical DNAs (intra-tnplex DNAs: 5-d(TC)6-d(T)m-d(CT)6-d(C)n-d(AG)6-3',where m and n are chosen to be 4 and 3) have been examined by molecular mechanics.The four intra-triplexes (H-DNAs) are compared with the mtermolecular triplexes d(TC)6 * d ( AG)6 d(CT)6.The results revealed that loops do not significantly influence the mtratriplex conformations,loop conformations,however,depend partly on its length.Loop also makes strand Ⅱ of every intra-triplex DNA longer than that of the inter-triplex DNA.Most of residue sugar conformations of triple-helical DNAs are S-type,there aiso exist,however,N-type conformation and the conformations between S-type and N-type Possible models of the five triplex DNAs are presented.     

三链DNA |dA10 2DT10的近红外付立叶拉曼光谱

最近通过核磁共振、振动光谱和分子力学模拟研究表明,在溶液中三螺旋DNA的构象具有一定程度的复杂性和多样性．本文首次采用近红外付立叶拉曼光谱研究了三螺旋DNA dA10•2d10和相应的双螺旋DNA dA10•dT10在溶液中的构象．结果表明该三螺旋DNA同时存在C3’－内褶／反对称（A－型）和C2’－内褶／反对称（B－型）两种构象,而且在823cm－1处的较强谱带暗示还存在一种处于A和B构型之间的中间构型．对出现在1218cm-1和638cm-1处、归属于对糖环构象敏感的胸腺嘧啶残基的两个特征谱带进行分析,获得了除C2’－内褶构象外其它构型存在的证据．另外,双螺旋DNA的FT－Raman光谱表明该双螺旋DNA在溶液中以A－和B－两种构型共存．     

一种苊并杂环有机小分子嵌入DNA的几何学模式研究

利用圆二色谱(CD)、紫外-可见吸收光谱以及荧光光谱等方法对苊并杂环化合物8-氧-8H-苊并[1,2-b]吡咯-9-腈(A1) 与小牛胸腺DNA(CT DNA) 的相互作用进行了研究. 结果表明, 随着n(A1)/n(CT DNA)的变化存在两种不同的几何学结合构型. 当n(A1)/n(CT DNA)值低于0.20时, A1分子与DNA的结合方式是不均一的, 化合物分子以多种角度嵌入到DNA碱基对之间. 表现为A1-DNA复合物的诱导圆二色光谱图上较小的正峰和紫外吸收光谱图缺省等吸收点. DNA的特征圆二色谱图表明, 在n(A1)/n(CT DNA)≤0.20范围内, CT DNA的构象从标准的B型转化为A-like型; 当n(A1)/n(CT DNA)>0.20时, 诱导圆二色光谱由正峰转变为强度大、波形复杂的负峰, 表明A1分子开始堆积到DNA螺旋的表面, 同时DNA的二级结构发生了进一步变化.     

基于分子内三中心氢键的超分子组装体系及其应用

分子内三中心氢键被视为是一种高效且可靠地控制分子构象的手段,可以诱导线性分子形成特定构象(折叠、螺旋、扩展及"之"字形等).根据氢键结合原子的种类,系统地综述了基于O…H…O型、S…H…X (X=N, O)型、N…H…X(X=N,O)型、F…H…X(X=F,O,N)型分子内三中心氢键的超分子组装体系的研究进展,重点介绍了大环化合物、折叠体与含孔螺旋化合物、分子拉链等超分子组装体的合成以及它们在促进有机反应、分子识别、跨膜通道、分子机器、软物质材料等领域的应用.希望为此类超分子组装体的合成及应用提供有益参考.     

2',3'-二脱氧-2',3'-二去氢鸟嘌呤核苷构象稳定性的理论研究

采用密度泛函方法在B3LYP/6-31＋G**水平上研究了2',3'-二脱氧-2',3'-二去氢鸟嘌呤核苷分子(D4G)的构象. 分别研究在气相中的孤立分子和一水合物异构体的相对稳定性和异构体之间的相互转变过程, 分析了水分子的参与对D4G异构体的相对稳定性和几何结构参数以及自然电荷的影响. 结果表明, 孤立的D4G分子在气相中存在8种稳定构象, 其中构象d4g-2是所有构象中最稳定的, 气相中D4G主要以d4g-2存在. 气相中各构象的相对稳定性为: d4g-2＞d4g-1＞d4g-5＞d4g-3＞d4g-6＞d4g-4＞d4g-8＞d4g-7. 计算得到的各构象键长和键角数据与实验值接近. 一个水分子的加入对D4G分子的构型参数有所影响, 基本不改变D4G分子各构象的稳定性顺序, 但构象转变的能垒有所提高. 氢键在分子构象中发挥了重要作用.     

2',3'-二脱氧-2',3'-二去氢鸟嘌呤核苷构象稳定性的理论研究

采用密度泛函方法在B3LYP/6-31＋G**水平上研究了2',3'-二脱氧-2',3'-二去氢鸟嘌呤核苷分子(D4G)的构象. 分别研究在气相中的孤立分子和一水合物异构体的相对稳定性和异构体之间的相互转变过程, 分析了水分子的参与对D4G异构体的相对稳定性和几何结构参数以及自然电荷的影响. 结果表明, 孤立的D4G分子在气相中存在8种稳定构象, 其中构象d4g-2是所有构象中最稳定的, 气相中D4G主要以d4g-2存在. 气相中各构象的相对稳定性为: d4g-2＞d4g-1＞d4g-5＞d4g-3＞d4g-6＞d4g-4＞d4g-8＞d4g-7. 计算得到的各构象键长和键角数据与实验值接近. 一个水分子的加入对D4G分子的构型参数有所影响, 基本不改变D4G分子各构象的稳定性顺序, 但构象转变的能垒有所提高. 氢键在分子构象中发挥了重要作用.     

色胺修饰竹红菌素及其稀土离子配位聚合物与DNA相互作用研究

利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、圆二色谱(CD)等方法研究了色胺修饰竹红菌素(DTrpHA)及其稀土离子配位聚合物(Y³⁺-DTrpHA, La³⁺-DTrpHA)与小牛胸腺DNA (CT DNA)和G-四链体22AG的相互作用.结果表明, DTrpHA及其配位聚合物中的色胺基团和竹红菌素基团均参与和双链CT DNA的作用,作用方式主要为沟槽作用.与G-四链体DNA作用后, DTrpHA及其配位聚合物中的色胺基团均具有较大的减色效应(> 45%)和峰位红移(≥ 4 nm),说明色胺基团与G-四链体采用外部堆积作用方式结合;而竹红菌素基团的减色效应相对较小且无明显峰位变化,表明竹红菌素基团采用非特异性作用方式与G-四链体的环区碱基或糖-磷酸骨架结合. G-四链体22AG的构象主要为分子内反平行结构,加入DTrpHA及其配位聚合物对G-四链体22AG的构象影响较小. Y³⁺-DTrpHA比DTrpHA和La³⁺-DTrpHA与G-四链体具有更强的相互作用. Y³⁺-DTrpHA使得CT DNA的熔解温度(T_m)上升了仅1.9 ℃,而使G-四链体的熔解温度上升了13.1 ℃.荧光嵌插剂置换实验 (FID)结果表明, Y³⁺-DTrpHA对G-四链体具有良好亲和性,具有较小的^G4DC₅₀值(使噻唑橙/G-四链体体系荧光下降50%所需配体或配合物的浓度)和较高的G-四链体选择性.     

“马鞍型”环八四噻吩-三嗪体系的合成与聚集诱导发光(AIE)性质研究

以"马鞍型"环八四噻吩(COTh)与1,3,5-三嗪为构筑模块,通过Kumada类型反应有效地制备了三种分别含有1~3个COTh结构单元的环八四噻吩-三嗪衍生物,即2,4-二甲氧基-6-(5,8,11-三甲基硅基)-环八[1,2-b:4,3-b':5,6-b':8,7-b'']四噻吩-1,3,5-三嗪(1),2-甲氧基-4,6-二{(5,8,11-三甲基硅基)-环八[1,2-b:4,3-b':5,6-b':8,7-b'']四噻吩}-1,3,5-三嗪(2)和2,4,6-三{(5,8,11-三甲基硅基)-环八[1,2-b:4,3-b':5,6-b':8,7-b'']四噻吩}-1,3,5-三嗪(3).理论计算表明了该类化合物的长波长的两个吸收峰来自于分子内的电荷转移(CT)吸收.在溶液相它们发射分子内电荷转移(ICT)态荧光,峰位在560~570nm.而在冻结态下呈双荧光发射,即短波长的环八四噻吩本征态发光(400 nm)与长波长的ICT发光(480~500 nm).在四氢呋喃(THF)-H2O二元溶剂体系中,该类化合物产生聚集诱导发光(AIE)现象,可能与化合物分子同时受分子内旋转受阻(RIR)与分子内振动受阻(RIV)机制控制有关.单晶数据表明,化合物1分子内噻吩环与三嗪环之间呈现近平面构象.相邻分子之间噻吩环上的碳原子与三嗪环上的碳原子存在C-C相互作用,制约着连接分子内噻吩环与三嗪环之间单键的自由旋转,从而一定程度上制约了非辐射失活过程,有利于AIE现象的产生.     

单嘧磺隆除草剂的晶体构象-活性构象转换的密度泛函理论研究

应用密度泛函理论在B3LYP/6-31G(d)水平上对新型除草剂单嘧磺隆绕脲桥部分两个C—N键的内旋转势能面进行计算, 然后对势能面上的驻点进行构型优化和过渡态搜索, 得到单嘧磺隆4种稳定构象和构象转换过程所涉及的8个过渡态结构. 研究结果表明, 单嘧磺隆晶体构象-活性构象转换过程中涉及4种稳定构象和8条转换途径, 脲桥部分NH基团与嘧啶环上N原子所形成的分子内氢键对于构象的稳定性及转换过程起着十分重要的作用. 应用极化连续介质溶剂模型(PCM)在B3LYP/6-31＋＋G(d, p)水平下进行溶剂化效应计算, 结果表明单嘧磺隆从晶体构象转换成活性构象主要是在水相中进行的.     

菌类多糖链构象及其表征方法研究进展

概述了菌类多糖在溶液中链构象及其表征方法的研究进展.主要报道从各种真菌(香菇、茯苓、灵芝、木耳、黄单胞菌、裂褶菌等)中提取的多糖在溶液中的分子量、分子形态和尺寸,即链构象.同时介绍多糖链构象对生物活性的影响,并且指出多糖刚性链带电基团及适量分子量有利于促进它与免疫细胞上受体结合,从而抑制肿瘤细胞增殖.由此表明,多糖链构象的研究对弄清其生物功能和推动生命科学发展十分重要.多糖在溶液中主要以无规线团、双螺旋、三螺旋、蠕虫状、棒状链以及聚集体构象存在,它取决于单糖组成、糖苷键、支链结构以及分子内和分子间作用力.测定链构象的方法主要包括光散射、黏度、显微技术(透射电镜,扫描电镜以及原子力显微镜)、微量热法和小角X-射线散射等.此外,介绍了多糖溶液理论以及计算链构象参数的表达式.     

三螺旋脱氧核糖核酸的研究进展

阐述了三螺旋DNA的发展和最新动态,并从3个方面展开评述：(1)三螺旋DNA稳定性的研究。三螺旋DNA的稳定性不仅取决于寡聚核苷酸的内在结构,还受外界环境如溶液的pH值、阳离子的种类和价态、DNA分子嵌入试剂和共聚物等的影响;(2)三螺旋DNA的应用。三螺旋DNA的形成为基因操纵和基因疗法提供了新方法,它在抑制DNA转录、复制、基因定点诱变、定点切割和诱导基因重组等方面有重要的应用前景;(3)三螺旋DNA的检测方法,包括紫外-可见吸收光谱法、荧光分析法、原子力显微术和顺磁共振谱等。     

一个取代的1,5-苯并二氮杂的晶体结构及构象研究

用X射线衍射方法测定了4-苯甲酰基-3-(邻氯苯基)-1-乙酸乙酯基-1a-苯基-1,1a,2,3-四氢化-4H-环丙胺-[1,2-a][1,5」-苯并二氯化合物的晶体结构,晶体结构测定结果表明分子核心骨架二氮杂为类船式构象.用动力学模拟退火(Simulated Annealing)方法对分子进行了构象分析,结果表明分子中的二氮杂七元环具有三种较稳定的构象,其中以船式构象为最稳定,并存在着明显的芳环堆积作用.分子中七元环同时并接苯环和三元环,且环中的N(2)—C(12)—C(11)—N(1)有π键成分,大大限制了七元环构象的相互转换.     

方酸构象和振动光谱的从头算研究

在6-31G^*^*水平上对方酸(3, 4-二羟基-3-环丁烯-1, 2-二酮)三种构象异构体进行了SCF计算。结果表明ZZ型异构体最稳定, ZE型次之。用等键反应能量分析方酸的稳定性, 并与苯作比较, 讨论方酸的芳香性。在6-31G水平上计算了方酸三种构象的振动频率。     

不对称受阻酚型杯芳烃的合成

以对叔丁基苯酚和甲醛水溶液为原料,经过环化缩聚、脱叔丁基、氯甲基化三步反应,最后与2-甲基-6-叔丁基苯酚进行亲核取代反应,合成了不对称酚型杯[n]芳烃4a(n=4)和4b(n=6),表征了它们的结构,并确认了4a中杯环为锥体构象。     

氟比洛芬构象异构体的理论计算

用Hypercbem软件中构象搜寻模块,对氟比洛芬进行构象搜索,寻找分子低能构象．用B3LYP／6-31G（d）法优化计算22个低能构象,PCM溶剂模型用于水相计算,获得低能构象的优化几何结构、分子总能量和标准吉布斯自由能．结果表明,在气相和水相时,Z-型构象异构体稳定性最高．     

链状双杂芳基乙烯化合物的合成与光化学性质研究

合成了1,n-双[4-[2-[2-(5-甲基苯并唑基)]乙烯基]苯氧基]烷烃(a:n=3;b:n=4;c:n=6)和2,2'-双[4-[2-[2-(5-甲基苯并唑基)]乙烯基]苯氧基]乙醚(d)4个新化合物.用元素分析、红外、紫外、核磁共振谱和质谱表征了其结构.用紫外吸收光谱跟踪研究了Ⅰa_Ⅰd在紫外灯照射下的变化,发现上述化合物在高压汞灯照射下可同时发生反顺异构化和[2+2]分子内光二聚两种反应,反顺异构化反应迅速可逆,而光二聚反应进行缓慢且不可逆.增加链长有助于提高分子内光二聚反应的速率.分子内光二聚反应不受空气中氧的影响的事实表明其是经激发单线态历程进行的.还发现分子内光二聚体在短波紫外光照射下容易进行逆[2+2]光解开环反应.上述化合物分子内光二聚和光解开环反应可以反复进行多次,表明该类化合物具有较高的光稳定性.     

红外光谱法研究温度变化对卵粘蛋白构象的影响

采用傅里叶变换红外(FTIR)光谱法和二维相关分析(2D Correlation analysis)技术研究了卵粘蛋白(Ovomucin)的构象转变与温度之间的关系. 结果表明, 当温度为55~65℃时, 卵粘蛋白的红外谱峰的位置和强度发生较大改变. 二维相关分析表明, 在升温过程中, 与肽链相比卵粘蛋白分子中的糖链对温度变化更为敏感, 且优先发生构象改变, 糖链分子的存在利于维持卵粘蛋白构象的热稳定性. 在25~95℃升温过程中, 卵粘蛋白分子二级结构的变化次序依次为α-螺旋、 β-折叠、 β-转角和无规卷曲. 由温度变化引起的卵粘蛋白分子结构动态变化的微观信息, 为揭示变温微扰引起的蛋白构象变化机理提供了初步的理论依据.     

四环素-Al(Ⅲ)配合物与DNA的相互作用研究

研究了四环素(TC)-Al³⁺配合物与DNA的相互作用.吸收光谱和荧光光谱研究表明,TC与DNA无明显的相互作用,但在Al³⁺离子存在下,TC能结合到小牛胸腺DNA上.TC先与Al³⁺作用,生成TC-Al二元配合物,该配合物再与DNA发生作用,形成(TC-Al)-DNA三元配合物.TC-Al二元配合物与DNA的结合常数为6.5×10⁴L/mol,其配位比n(TC):n(Al):n(DNA)=1:1:1.TC-Al配合物与DNA的键合模式主要是静电相互作用.溶液的pH值对TC-Al二元配合物和(TC-Al)-DNA三元配合物的形成有一定的影响.利用TC-Al配合物与DNA作用使体系荧光强度增强的性质测定DNA,其线性范围为1.0×10^-6～6.0×10^-5mol/L,检测限为5.0×10^-7mol/L.分别测定了天然与热变性酵母样品中DNA的含量,结果令人满意.     

螺旋构象的微环境效应——1.羧甲基糖淀粉钠对具有疏水性长链烷基的受物的包结作用

本文报道了具有类似环葡萄糖疏水内穴特性但长度及内穴尺寸为可变化的羧甲基糖淀粉钠(Na-CMA)螺旋构象对具有长链烷基的受物:十六烷基三甲基氯化铵(CTACl)、十二烷基三甲基碘化铵(LTAI)和十二烷基硫酸钠(NaLS)的包结作用.使用表面张力法求得Na-CMA—CTACl包结常数在1.27～2.30×10⁴M^-1左右,Na-CMA—LTAI为0.52×10³M^-1,Na-CMA—NaLS为0.73×10³M^-1,表明与阴或阳离子的受物均可形成稳定包结络合物,稳定程度由受物烃链疏水性决定.Na-CMA的最大结合部位对于CTACl,LTAI,NaLS分别为7.7,9.8,10与形成6-螺旋和受物分子相对长度推算出的数值很接近.从Na-CMA—CTACl包结常数与温度的关系求得包结过程的热力学参数为ΔG₂₉₈=-5.7kcal/mol,ΔH₂₉₈=3.5kcal/mol,ΔS₂₉₈=7.6 e.u..说明包结驱动力不同于典型疏水作用的熵控制和环葡萄糖包结的焓控制机制.根据粘度和表面张力的测定提出了这种包结过程伴随着Na-CMA链从紧密线团至间断螺旋的构象变化,反映出Na-CMA与环葡萄糖不同的特性,看来更适合于作为生物大分子识别受物的模型.