钌多吡啶配合物与DNA相互作用研究新进展

DNA是携带遗传信息和基因表达的基本物质.因为复杂的生物环境以及外源因素的影响,DNA存在灵活多变的结构,而不同的构型都有其独特的意义和重要的生物学功能,相关研究受到越来越广泛的关注.本文主要针对近年来钌多吡啶化合物与DNA相互作用研究的最新进展做一综述,包括DNA结构的识别,DNA二级、三级结构的调控,DNA光交联以及作为非病毒基因载体,细胞成像以及抗肿瘤等方面的应用.     

钌多吡啶配合物与DNA作用及抗肿瘤活性

应用电子吸收光谱、荧光光谱和粘度测定等方法研究钌多吡啶配合物[Ru(phen)2(Hecip)]2(phen=1,10-邻菲啰啉,Hecip=2(9-乙基-9H-咔唑-3-基)-1H-咪唑并[4,5-f][1,10]菲啰啉)与DNA相互作用。结果表明配合物与DNA键合计量比为2∶1,键合常数超过105mol-1.L,配合物以插入方式与DNA结合。运用琼脂糖凝胶电泳实验研究配合物诱导pBR322DNA断裂及断裂机理。体外抗肿瘤活性结果表明配合物能有效抑制肿瘤细胞增殖,进一步研究表明配合物可以将细胞周期阻滞在S期。     

钌多吡啶配合物的合成及结合DNA的研究

合成了咪唑并［ｆ］邻菲咯啉（ＩＰ）和２－苯基咪唑并［ｆ］邻菲咯啉（ＰＩＰ）两种新的配体及［Ｒｕ·（ｂｐ）２（ＩＰ）］￣（２＋）（简称ｂ２ＩＰ）、［Ｒｕ（ｂｐｙ）２（ＰＩＰ）］￣（２＋）（简称ｂ２ＰＩＰ）、［Ｒｕ（ｐｈｅｎ）２（ＩＰ）］￣（２＋）（简称ｐ２ＩＰ）和［Ｒｕ（ｐｈｅｎ）２（ＰＩＰ）］￣（２＋）（简称ｐ２ＰＩＰ）４种新混配物。用电子吸收、稳态发光、圆二色谱研究了配合物与小牛胸腺ＤＮＡ的结合情况。总的结合强度顺序为：ｂ２ＩＰ＜ｂ２ＰＩＰ≤ｐ２ＩＰ＜ｐ２ＰＩＰ，这与配体的平面大小、π电子扩展程度和疏水性顺序（ｂｐｙ＜＜ｐｈｅｎ＜ＩＰ＜ＰＩＰ）是一致的。证明了配合物与ＤＮＡ存在插入结合。ＣＤ谱表明这种结合有对映体选择性．     

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.     

钌(II)多吡啶配合物光断裂DNA的实验研究

研究了一系列钌(II)多吡啶配合物对pBR 322 DNA 的光断裂作用, 并与光谱法和粘度法的研究结果进行了对比. 实验结果表明, 钌(II)多吡啶配合物光断裂DNA的能力不仅与配合物与DNA相互作用的结合模式和结合强度有关, 还与配合物自身的电子结构有关; 钌(II)多吡啶配合物对DNA的光断裂存在立体选择性; 其断裂机理是激发态的配合物与溶液中的氧分子发生能量转移生成单线态氧活性氧化物种, 将鸟嘌呤碱基氧化而导致DNA断裂. 本研究对于遗传工程中的化学核酸酶以及以DNA为靶标的药物设计有重要的意义.     

钌(II)多吡啶配合物与DNA相互作用研究*

DNA是遗传信息的携带者和基因表达的物质基础,金属配合物与DNA的相互作用研究已受到广泛关注,成为生物无机化学的重要研究内容之一。本文简要评述了钌(II)多吡啶配合物在DNA识别、断裂及拓扑异构酶抑制方面的研究情况。     

钌(Ⅱ)多吡啶配合物光断裂DNA的实验研究

研究了一系列钌(Ⅱ)多吡啶配合物对pBR 322DNA的光断裂作用,并与光谱法和粘度法的研究结果进行了对比．实验结果表明,钌(Ⅱ)多吡啶配合物光断裂DNA的能力不仅与配合物与DNA相互作用的结合模式和结合强度有关,还与配合物自身的电子结构有关;钌(Ⅱ)多吡啶配合物对DNA的光断裂存在立体选择性;其断裂机理是激发态的配合物与溶液中的氧分子发生能量转移生成单线态氧活性氧化物种,将鸟嘌呤碱基氧化而导致DNA断裂．本研究对于遗传工程中的化学核酸酶以及以DNA为靶标的药物设计有重要的意义．     

基于钌多吡啶类配合物的DNA分子光开关及生物传感研究

DNA结构具有多态性,利用小分子化合物对不同结构的DNA分子进行识别及调控具有重要的生物学意义.本文主要针对近年来钌多吡啶配合物作为DNA分子光开关的研究进行综述,内容包括DNA分子光开关的机制,不同结构DNA的分子光开关,DNA分子光开关的开关循环控制策略和钌多吡啶类配合物及与纳米材料相结合作为生物传感器的研究.     

手性双核钌(Ⅱ)配合物与DNA的相互作用研究

本文合成了1对手性双核钌(Ⅱ)配合物ΔΔ-和ΛΛ-[(bpy)₂Ru(mbpibH₂)Ru(bpy)₂](ClO₄)₄(bpy=2,2′-联吡啶,mbpibH₂=1,3-二(咪唑并[4,5-f][1,10-邻菲咯啉])苯)。通过元素分析、质谱、核磁共振、CD光谱对这两个化合物进行了结构表征。采用循环伏安法对配合物的电化学性质进行了分析。利用紫外-可见吸收光谱滴定、荧光光谱滴定     

新型钌(Ⅱ)多吡啶配合物与DNA作用的黏度法研究

用黏度法系统地研究了新型钌(Ⅱ)多吡啶配合物与DNA的相互作用.结果显示:在一定程度上增大配体的刚性平面,将增大钌(Ⅱ)多吡啶配合物插入DNA碱基对的能力,但当配体的刚性平面太大时,却又由于位阻作用而阻碍了配体对DNA的插入;能够使配体平面性增强的分子内氢键的形成,有利于配合物对DNA的插入作用;配体中引入较大体积的取代基而引起的配体芳环间的扭转,将导致钌(Ⅱ)多吡啶配合物只能“部分地”或“非经典地”插入DNA.     

新型三齿多吡啶钴(II)、钌(II)配合物的合成、表征及其与DNA的作用研究

合成了两种新型三齿多吡啶钴(II)和钌(II)的混配配合物[Co(TolylTPy)(H₂Bzimpy)]Cl₂ [TolylTPy＝4'-对甲基苯 基-2,2':6',2'-三联吡啶, H₂Bzimpy＝2,6-二(苯并咪唑-2)吡啶] (A)和Ru(TolylTPy)(Bzimpy) (B). 用元素分析, IR, ¹H NMR等对它们进行了表征, 测定了配合物B的晶体结构, 用电子吸收光谱、荧光光谱等研究了配合物与小牛胸腺DNA(CTDNA)的相互作用及其对pBR322 DNA的断裂作用. 结果表明, 配合物A和B与CTDNA的作用属静电结合, 凝胶电泳实验说明配合物A在310 nm光辐射15 min, 可使超螺旋pBR322 DNA断裂为开环缺口型和线型DNA.     

带有位阻基团的钌多吡啶配合物与DNA键合及其光断裂DNA性质的研究

合成了两个钌多吡啶配合物[Ru(bpy)₂DMNP](C1O₄)₂ (Ru1)和[Ru(bpy)₂BOPIP](C1O₄)₂ (Ru2), 应用元素分析、核磁共振对配合物结构进行了表征, 通过电子吸收光谱、荧光光谱、粘度实验以及凝胶电泳技术对配合物与DNA相互作用的性质进行了研究. 结果表明, 配合物与DNA分子之间以插入模式结合. 在紫外光照下, 两种配合物均能使质粒pBR322DNA断裂, 机理研究表明, 其光断裂DNA的活性氧化物种为单线态氧.     

Effect of Electronic Structures of Enantiomers of Ruthenium(II) Polypyridyl Complexes on DNA Binding Behaviors

A pair of Ru(II) complex enantiomers, Δ‐ and Λ‐[Ru(bpy)₂(p‐mpip)]²⁺ {bpy=2,2′‐bipyridine, p‐mpip=2‐(4‐methylphenyl)imidazo[4,5‐f]‐1,10‐phenanthroline} have been synthesized and structurally characterized. Both experimental results from crystallography, NMR, electrochemistry and theoretical calculations applying the density functional theory (DFT) method based on their crystal structures show that small difference in geometric structure existed can cause a considerable difference in electronic structure between enantiomers. In addition, the binding of the two enantiomers to calf thymus DNA (CT DNA) has been investigated with UV spectroscopy titration and viscosity measurements. It is very rare that the Λ enantiomer binds to DNA more strongly than the Δ enantiomer, which can be reasonably explained by their different electronic structures for the first time, suggesting that the dominant factor governing the stereoselectivity of DNA binding of Ru(II) complex may be the different electronic structures of its enantiomers.     

钌(II)多吡啶配合物的合成、荧光性质及与脱氧核糖核酸DNA的 作用机制研究

设计合成含多个配位中心的多吡啶配体ODCIP (3,4-二氯基苯并咪唑并[4,5-f][1,10]邻菲咯啉)及其钌(II)多吡啶配合物[Ru(bpy)2ODCIP]2＋. 运用元素分析、红外光谱、核磁谱和质谱对配体及配合物进行结构表征. 利用紫外吸收光谱、荧光光谱和粘度法研究了[Ru(bpy)2ODCIP]2＋与DNA(脱氧核糖核酸)的作用机制、与Co2＋配位后与DNA的作用机制及其荧光变化情况. 结果表明[Ru(bpy)2ODCIP]2＋与DNA通过部分插入模式作用, [Ru(bpy)2ODCIP]2＋与Co2＋配位形成的双核配合物[Ru(bpy)2(ODCIP)Co]4＋也能与DNA插入结合. 进一步利用稳态荧光发射光谱、荧光淬灭实验等方法研究了单核配合物[Ru(bpy)2ODCIP]2＋和双核配合物[Ru(bpy)2(ODCIP)Co]4＋的荧光性质.     

Luminescent Ruthenium(II) Polypyridyl Complexes as Nonviral Carriers for DNA Delivery

Two new luminescent ruthenium(II) polypyridyl complexes, [Ru(bpy)₂(tpt‐phen)]Cl₂ ( 1 ; bpy=2,2′‐bipyridine, tpt‐phen=triptycenyl‐1,10‐phenanthroline) and [Ru(phen)₂(tpt‐phen)]Cl₂ ( 2 ; phen=1,10‐phenanthroline), have been developed as potential nonviral vectors for DNA delivery. Photophysical and electrochemical properties of the complexes have been investigated and corroborated with electronic structure calculations. DNA condensation by these complexes has been investigated by UV/Vis and emission spectroscopy, circular dichroism spectroscopy, atomic force microscopy, dynamic light scattering, confocal microscopy, and electrophoretic mobility studies. These complexes interact with DNA and efficiently condense DNA into globular nanoparticles that are taken up efficiently by HeLa cells. DNA cleavage inability and biocompatibility of complexes have been explored. Both complexes have good gene transfection abilities.     

Highly Charged Ruthenium(II) Polypyridyl Complexes as Effective Photosensitizer in Photodynamic Therapy

A comparative study between two novel, highly water soluble, ruthenium(II) polypyridyl complexes, [Ru(phen)₂ L ′] and [Ru(phen)₂Cu(II) L ′] ( L and L -Cu^II), containing the polyaazamacrocyclic unit 4,4′-(2,5,8,11,14-pentaaza[15])-2,2′-bipyridilophane ( L ′), is herein reported. L and L -Cu^II interact with calf-thymus DNA and efficiently cleave DNA plasmid when light-activated. They also possess great penetration abilities and photo-induced biological activities, evaluated on an A375 human melanoma cell line, with L -Cu^II being the most effective. Our study highlights the key role of the Fenton active Cu^II center within the macrocycle framework, that would play a synergistic role with light activation in the formation of cytotoxic ROS species. Based on these results, an optimal design of Ru^II polypyridyl systems featuring specific Cu^II-chelating polyamine units could represent a suitable strategy for the development of novel and effective photosensitizers in photodynamic therapy.     

三齿多吡啶钴(II)配合物的合成、表征及其与DNA的相互作用研究

合成了两种三齿多吡啶钴(II)配合物 (A)和[Co(H₂Bzimpy)₂]Cl₂ (B), 用元素分析、IR对配合物的组成和结构进行了表征, 测定了配合物A的晶体结构. 用电子吸收光谱、荧光光谱、循环伏安法及凝胶电泳实验等方法研究了配合物与DNA的相互作用. 结果表明配合物A和B与小牛胸腺(CTDNA)的作用属部分插入和静电结合, 凝胶电泳实验表明配合物A在310 nm光辐射15 min, 可使超螺旋pBR322DNA断裂为开环缺口型和线型DNA.