DNA碱基与电极的耦合强度对横向电输运的影响

采用基于密度泛函理论的非平衡格林函数方法,研究了以Au(111)面为电极、DNA的单个碱基(包括主链上的糖基和磷酸基)置于其问的两电极体系的电输运特性,在电极距离固定的情况下,通过改变碱基与电极的接触距离,分别计算了零偏压下DNA碱基处于不同耦合强度时的横向电导和传输谱.结果表明碱基的横向电输运性质受耦合强度的影响较大;除了鸟嘌呤G的氢键靠近电极时电导比腺嘌呤A小之外,碱基的电导排序符合G＞A＞C＞T.     

凝血酶适体DNA四螺旋构象去折叠机制的NMR研究

凝血酶适体DNA\[thrombin binding DNA aptamer d (G₁G₂T₃T₄G₅G₆T₇G₈T₉G₁₀G₁₁T₁₂T₁₃G₁₄G₁₅),TBA]是对凝血酶有极高亲和性、并能有效抑制凝血酶凝血功能的单链DNA适体. 凝血酶适体DNA在K⁺等离子存在时呈现出椅式构象,其中2个堆积的四碱基体（G-quartet）构成椅子的主体部分,而1个TGT loop环和2个TT loop环分别构成椅子的靠背和椅脚. 我们测定了在K⁺存在时凝血酶适体DNA中亚氨基质子的交换速率, 发现位于TGT loop环和TT loop环内的亚氨基质子G6、G5和G14由于受TGT loop环和TT loop环的保护有比较小的交换速率,而位于环之外的亚氨基质子G2、G11和G15有较大的交换速率;TGT loop环稳定性同TT loop环相似;碱基T4、T13和T9在稳定凝血酶适体DNA结构中起着很大的作用. 这些证据进一步支持了凝血酶适体DNA的去折叠机制：位于TGT loop环和TT loop环之外的碱基对G1G15、G2G14和G5G11首先断裂其Hoogsteen氢键,而TGT loop环、TT loop环和其内的Hoogsteen氢键保持完好;当温度进一步升高时,TGT loop环和两个TT loop环打开环状结构,凝血酶适体DNA的椅式构象彻底解体,转变为自由单链.      

Zn^2＋对DNA稳定性影响的喇曼光谱研究

利用喇曼光谱技术研究了不同摩尔浓度的Zn2+对DNA结构稳定性的影响.结果表明,当Zn2+/PO2- ≤2.0时,Zn2+与DNA磷酸基团上的氧原子结合,形成-PO2-…Zn2+…N7(G)螯合物,这种螯合作用增强了GC 碱基对之间的氢键能量,使得GC碱基对更加稳定;此外,在低浓度情况下,Zn2+还会与腺嘌呤A上的N3结合, 而与A上N3的结合只对AT碱基对有轻微的扰动.当Zn2+/PO2->2.0时,大量的Zn2+开始与胞嘧啶C上的 N3-O2螯合以及与DNA中A上的N1结合,Zn2+与C上的N3-O2的螯合,打断了GC碱基对之间的氢键;与A 上的N1结合时,AT碱基对之间的氢键也被打断.因此,低浓度的Zn2+对DNA的构像起着稳定性作用,但是高浓 度的Zn2+则破坏了DNA构象的稳定性.在高浓度的Zn2+ DNA溶液中,GC受损比AT更为严重,部分C甚至经 过脱氨基现象转化成了T,碱基配对被解开,DNA结构变得不稳定,其主链的几何形状和次级结构发生变化,不 再是一个典型的B型DNA,而是一个修饰过的B′型DNA.     

甘氨酸与水分子间相互作用的理论研究

在密度泛函(DFT)B3LYP/6_311++G(3d,3p)水平,对中性甘氨酸的最小点结构Ip和H2O分子间可能存在的氢键复合物进行全自由度能量梯度优化,发现了三个氢键极小结构A、C和E,其中结构A为最稳定结构,它是H2O与甘氨酸的羧基(-COOH)形成两个氢键的结构,具有C1对称性.分别采用密度泛函理论(DFT)和MP2方法,在6-311++G(3d,3p)水平,对结构A的结构和结合能进行了比较计算,得到结合能ΔEDFT为-41.88 kJ/mol,ΔEMP2为-40.34 kJ/mol.     

Anharmonic Vibrational Signatures of DNA Bases and Watson-Crick Base Pairs

在密度泛函理论水平上研究了从DNA碱基单体到Watson-Crick碱基对的结构、电荷分布、以及非谐性振动参数的变化. 通过研究参与碱基对中多重氢键的NH₂、N-H和C=O的伸缩振动模式,预测了这些模式的对角非谐性常数、非对角非谐性常数、以及非谐性振动耦合对碱基结构变化的敏感性. 研究结果揭示了DNA碱基中非谐性振动势、分子间氢键和静电相互作用之间的内在联系.     

DNA碱基在银镜上的表面增强拉曼散射

首次采用表面增强拉曼散射(SERS)研究不同组分相互作用的动态变化过程,指出了脱氧核糖核酸(DNA)互补碱基对(胞嘧啶和鸟嘌呤:腺嘌呤和胸腺嘧啶)之间的氢键缔合作用为二级反应动力学过程,提出了DNA碱基在银镜表面的增强机制的[Ag—Cl—(氢键)—碱基]的氢键模式。     

DNA,RNA碱基和稀有碱基的太赫兹光谱检测

核酸分子碱基的光谱特征分析对生物遗传学研究具有重要意义。探讨太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术和拉曼光谱(Raman spectroscopy)技术用于DNA和RNA碱基和稀有碱基的光谱检测的可行性。分析了7种固体核酸碱基的太赫兹振动光谱和拉曼光谱,对THz-TDS技术和拉曼光谱技术进行了对比研究。实验结果表明,在THz-TDS实验中,胞嘧啶(cytosine, C)、鸟嘌呤(guanine, G)、腺嘌呤(adenine, A)、胸腺嘧啶(thymine, T, DNA专有)和尿嘧啶(uracil, U, RNA专有)和稀有碱基[5-甲基胞嘧啶, 5-methylcytosine (m~5C)、 1-甲基腺嘌呤, 1-methyladenine (m~1A)]在0.2～2.0 THz频段内特征吸收峰和吸收强度差异显著,可以直观地识别出7种碱基的差异;拉曼光谱中, 7种碱基也表现出很多明显的不同特征峰,而正是由于拉曼光谱的特征峰杂而多,故不能直观的识别多种物质。且其吸收强度的差异与粉末的厚度,粒度和光聚焦的深度有关,样品的荧光还会给拉曼光谱带来干扰,同时激光还可能会损伤生物样品。这说明此两种技术均能够识别7种常见和稀有碱基, THz-TDS技术在识别这7种碱基的能力上优于拉曼光谱技术,表现出较为简洁,快速和无损的检测性能。THz-TDS技术不仅为DNA和RNA碱基和稀有碱基的识别提供了一种快速和准确的检测方法,也为生物遗传学研究奠定实验基础。     

基于p53DNA的泽泻醇抗肿瘤分子机制研究

研究泽泻醇类化合物23-乙酰泽泻醇B(alisol B 23-acetate, 23B)、24-乙酰泽泻醇A(alisol A 24-acetate, 24A)混合物(24A∶23B含量比=1∶1)与抑癌基因p53DNA的作用机理,探讨泽泻醇类化合物抗肿瘤作用的分子机制。紫外-可见吸收光谱法、荧光光谱法与分子模拟联用探讨23B,24A及24A-23B混合物与p53DNA的作用方式。紫外光谱显示泽泻醇单体与其混合物部分嵌插入p53DNA,他们使p53DNA紫外吸收降低的程度为：24A∶23B(1∶1)>23B>24A。荧光光谱显示泽泻醇单体及其混合物与p53DNA的相互作用模式均为嵌插结合,结合强度为：24A∶23B(1∶1)>23B>24A。分子模拟显示,泽泻醇单体及其混合物与p53DNA结合能的大小顺序为：24A∶23B (1∶1)>23B>24A,23B与p53DNA f 链的腺嘌呤脱氧核苷酸(DA4)形成1个氢键,24A-23B复合物与p53DNA的DA4、胸腺嘧啶脱氧核苷酸(DT19)形成4个氢键。24A,23B及其混合物与p53DNA结合的强度顺序：24A∶23B (1∶1)>23B>24A,表明24A和23B对抗癌靶点p53DNA具有协同作用,三者与p53DNA的作用方式均为部分嵌插结合。同时,泽泻醇化合物母环C14-和结构中的空间位阻,p53DNA f 链的DA4中磷酸上的氧原子为泽泻醇类化合物与p53DNA相互作用的关键结合位点,是该类泽泻醇发挥抗肿瘤作用的活性中心。24A侧链C19-上的羟基,p53DNA f 链的DA4中腺嘌呤上的氮原子和氧原子,e链的DT19中胸腺嘧啶上的氧原子为泽泻醇类化合物协同增效作用的关键。     

B_(80)分子结电子输运的第一性原理研究

我们采用第一性原理方法研究了由单个和两个B80分子构成的分子结的电子输运性质.研究发现,单个B80分子是一个很好的导体,平衡电导为2.28G0(G0为电导量子,G0=2e2/h),而由两个B80分子构成的二聚体则是一个绝缘体,电导仅为0.062G0.进一步的研究发现,二聚体的导电性可以通过电子掺杂来显著提高,如通过在每一个B80分子中用C替换一个B,电导可以提高到0.26G0.     

Appendix A Linear stability analysis

The linear stability analysis is performed according to rate Eqs. (7a-7d) with E=0 as well as1= 2=K"=0, but the Eqs. (7a) and (7d) are combined as one:N1, N2 and in the Eqs. (7a,b) and (Al) are replaced by 1, 2 and 3, and then these eqns arelinearized as following:1 = (2G - A) 1 - B 2, 2 = A 1 - [2 2(1 2 N ) ~ B] 2, 5 (A3)3 = -C3Using Eq. (10a) to eliminating the N from terms A, B and C, we haveA = G.,B = g2(1 N )(1 3 N )/G, (A4)C = g2(1 N )(1 3 f G ~ G i possess an intr…     

三螺旋DNA分子Poly(dT)·Poly(dA)·Poly(dT)碱基振动模式

利用晶格动力学方法计算了三螺旋 DNA分子 poly(d T)· poly(d A)· poly(d T)碱基振动模式 ,并根据势能分布矩阵对碱基振动模式进行了指定。计算的模式频率同拉曼光谱实验相符合     

乳腺组织中核酸的FTIR光谱分析

在物理因素和化学因素的影响下 ,乳腺组织中DNA分子结构发生改变而出现损伤 ,导致碱基结构的诱发变异。研究表明 ,FTIR光谱能够灵敏地反应这种结构变化。通过比较不同类型乳腺疾病组织的FTIR光谱、去卷积光谱和数据分析 ,可以看出正常组织、良性组织以及癌组织在蛋白质、核酸和糖含量方面的差异。通过对不同类型乳腺组织中核酸的提取 ,经FTIR光谱和去卷积光谱分析 ,进一步研究了核酸中碱基结构和含量 ,磷酸盐结构和含量之间的差异。结果表明 :癌变组织中胶原蛋白和核酸含量有明显增加 ,糖蛋白含量逐渐减少 (除粘液癌外 )。提取核酸后的光谱和光谱数据显示 :癌变组织中碱基环鸟嘌呤的氢键化程度增强 ;在自由基·OH攻击下 ,癌组织中碱基环腺嘌呤大多数是以氧化的 8 OH Ade形式而存在 ,由于CN振动增强 ,峰位移向高波数 ,磷酸盐含量增加 ,去卷积后 ,A1 0 80 A1 0 50 数据显示 ,从正常、良性到癌组织 ,PO-2 相对于C—O含量增大。从分子生物学、分子医学角度 ,为研究癌变机理提供重要依据     

低聚核苷酸d(GGTATACC)2的1H和13C NMR研究

通过综合分析2D ¹H NOE谱(混合时间100ms),¹³C-¹H异核多量子化学位移相关谱和¹H双量子滤波化学位移相关谱归属了低聚脱氧核糖核酸片断d(GGTATACC)₂ ¹H和¹³C的化学位移.该8聚核苷酸在溶液中为双螺旋B型结构,各碱基相对于糖环呈反式构象,糖环本身则均以C2'-endo构象为主.     

乙醇-水分子团簇(C2H5OH)nH2O(n=1-4)的稳定结构特性研究

采用密度泛函理论M06-2X方法, 在6-311 ++G(2d,2p)// 6-311 ++G(d,p)基组水平上对乙醇-水分子团簇(C2H5OH)nH2O(n=1-4)进行计算, 得到乙醇-水分子团簇的各种稳定构型, 并对乙醇水分子团簇的结构特点进行了分析, 优化的各种低能结构、结构参数、氢键、结合能、平均氢键参数、NBO电荷分布等．结果表明: 最低能稳定结构都是环状的, 而且这些团簇除了形成O―H…O型主氢键外, 还有另一种作用方式C―H…O, 称之为次氢键．虽然C―H…O氢键远弱于O―H…O氢键, 但是对团簇的某些性质也有一定的影响.     

乙醇-水分子团簇(C2H5OH)nH2O(n=1-4)的稳定结构特性研究

采用密度泛函理论M06-2X方法, 在6-311 ++G(2d,2p)// 6-311 ++G(d,p)基组水平上对乙醇-水分子团簇(C2H5OH)nH2O(n=1-4)进行计算, 得到乙醇-水分子团簇的各种稳定构型, 并对乙醇水分子团簇的结构特点进行了分析, 优化的各种低能结构、结构参数、氢键、结合能、平均氢键参数、NBO电荷分布等．结果表明: 最低能稳定结构都是环状的, 而且这些团簇除了形成O―H…O型主氢键外, 还有另一种作用方式C―H…O, 称之为次氢键．虽然C―H…O氢键远弱于O―H…O氢键, 但是对团簇的某些性质也有一定的影响.     

紫外光谱与ITC法研究乌头碱与粘虫DNA相互作用

DNA是生物体遗传信息的载体,研究药物与DNA的相互作用对探讨其作用机理及新药的设计合成具有重要意义。利用紫外吸收光谱技术,微量量热法,等温滴定量热法以及分子模拟技术研究了乌头碱在水溶液中的溶解行为,探讨了乌头碱与粘虫DNA、鲑鱼精DNA、小牛胸腺DNA的相互作用。实验发现,乌头碱在水溶液中的溶解过程为准一级反应,半衰期(t_1/2)为0.691 h。乌头碱分别与三种DNA作用均为体现出沟槽和表面两种结合形式：沟槽结合时,结合常数Ka₁为105,结合位点数为0.40~0.60,且反应为焓驱动的自发过程;表面结合时,乌头碱分子仅与DNA表面发生作用而并未嵌到DNA分子的疏水部分,结合常数Ka₂为103,结合位点较大。分子模拟显示,乌头碱均以氢键作用力结合在三种DNA分子的沟槽区,且乌头碱分子中C₈上的酯基对粘虫DNA,鲑鱼精DNA和小牛胸腺DNA链上的碱基有特异性识别,依次为T33,T34和G16,C9,C8。模拟计算获得反应的结合能与实验测定所得ΔG值接近,同时,依据实验数据判定的作用力类型在分子模拟中得到印证,即理论计算与实验基本吻合。     

Lin28特异性结合let-7 RNA结构基础（英文）

let-7 mi RNA家族控制许多决定细胞命运的基因的表达,从而影响细胞的多能性、分化和转化.Lin28是一个let-7生物合成的转录后抑制因子,其碳端的锌指结构域特异性地结合一个保守的GGAG或者一个类似GGAG的let-7 mi RNA模块.作者报道了人源Lin28与5′-A–2A–1G1G2A3G4-3′let-7 RNA复合物的核磁共振结构.Lin28中两个Lin28 ZKD识别了RNA中的G1G2A3G4.复合物所有的碱基采取反式构象,RNA的骨架因为Lin28的结合变得弯曲,与之前报道的晶体结构一致而与NMR结构不同,从而进一步确认了Lin28识别RNA的作用模式.     

多巴胺DA分子的构象异构及其一水复合物的结构与性质研究

采用密度泛函B3LYP/6-31+G·方法对多巴胺DA的构象异构及其稳定性进行了研究. 结果表明,势能面上存在6种稳定构象和8种构象转换过渡态, 构象之间主要通过C1-O7 [二面角T1: H15O7C1C6], C2-O8 [二面角T2: H16O8C2C3]和C9-C10 [二面角T3: N11C10C9C5]单键旋转而相互转化. 频率及NBO分析表明, 分子内存在红移O...H-O及蓝移N...H-C两类氢键, 氢键中电子转移类型均为LP1(X)→σ·(H-Y)[X=O, N; Y=O, C], 二级稳定化能E(2)对稳定构象有3.6 kJ·mol-1～9.3 kJ·mol-1的稳定化贡献. 分子中的原子理论(AIM)分析表明, 构象中O...H-O及N...H-C键的电子密度ρ(r)和Laplacian量2ρ(r)分别在0.0094～0.0171和0.0307～0.0798之间. 采用极化连续模型(polarized continuum model, PCM)对体系进行了溶剂化效应计算, 结果表明, DA的构象转换主要在水相中进行. 应用静电势模型(electrostatic potential map, EPM)对构象的活性位点进行了预测, 并以此研究了多巴胺一水复合物的结构与性质.     

MgH分子X2Σ+,A2Π和B2Σ+电子态的势能函数

利用QCISD(T),SAC-CI方法和cc-pVQZ,aug-cc-pVTZ,6-311 G及6-311 G(3df,2pd)基组,对MgH分子的基态X2Σ ,第一简并激发态A2Π和第二激发态B2Σ 的结构进行优化计算.通过对4个基组计算结果进行比较,得出6-311 G(3df,2pd)基组为最优基组.使用6-311 G(3df,2pd)基组和QCISD(T)方法对基态X2Σ ,SAC-CI方法对激发态A2Π和B2Σ 进行单点能扫描计算,然后采用Murrell-Sorbie函数及修正的Murrell-Sorbie C6函数进行拟合,得到了相应电子态的势能函数参数和对应的光谱常数.计算结果表明,用修正的Murrell-Sorbie C6函数计算得到的MgH分子基态和第一简并激发态的光谱常数ωe,ωexe,Be,αe与实验数据吻合很好.表明修正后的Murrell-Sorbie C6函数能更为准确地描述MgH分子的基态和第一激发态的势能函数.     

Dependence of surface-enhanced Raman scattering from Calf thymus DNA on anions

Dependence of surface-enhanced Raman scattering (SERS) from Calf thymus DNA on anions is inves- tigated.With the silver colloid,the bands at 732,960 and 1333 cm~(-1) for adenine (A),1466 cm~(-1) for deoxyribose,and 1652 cm~(-1) for the C=O group of thymine (T) are observably enhanced.With the pres- ence of the C1 or SO~-anions,the bands at 732 and 1326/1329 cm-1 for the symmetric stretching and skeletal vibrational modes of adenine (A) are dramatically enhanced,and the enhancement effect with the SO_4~(2-) ion is more than that with the Cl~-ion.The experimental results show that the DNA molecule can be adsorbed on the silver colloid particles through the C_6N and N_7 of adenine (A),the C=O of thymine (T) and deoxyribose.Moreover,the formed hydrogen bonding of the Cl~-or SO_4~(2-) ions to the C_6NH_2 group of adenine (A) can induce larger C_6N electronegativity,which is favor for the C_6N/N_7 cooperative adsorption on the (Ag)_n~ colloid particles.