具有强烈杀伤肿瘤细胞活性的新抗肿瘤抗生素C1027分子作用机制

本研究表明,C1027是以细胞内染色质或染色体DNA为靶体,直接造成核小体连接区DNA损伤,损伤的方式包括DNA单链断裂、双链断裂及单链断裂合并互补链上相邻断裂口部位出现无碱基位点,C1027损伤细胞DNA的作用显著强于新制癌菌素,平阳霉素,阿霉素及丝裂霉素C,本文还从分子机制的水平讨论了C1027强烈细胞毒性。     

过氧亚硝酸根离子诱导DNA断裂机理的研究

在体内NO和超氧阴离子生成的过氧亚硝酸根离子（ONOO^-，peroxynitrite）是一种强氧化性物质，它可以诱导DNA单链断裂使DNA发生损伤。为了探讨ONOO^-断裂DNA的作用机理，以质粒DNA pBR322为研究对象，采用琼脂糖凝胶和硫代巴比妥酸(TBA)显色反应等方法对ONOO^-与DNA的反应进行研究。结果表明ONOO^-能明显使DNA发生断裂，而且随着ONOO^-浓度的增加，DNA断裂的程度增加，在酸性和中性条件下ONOO^-断裂DNA的能力明显高于碱性介质，而CO₂对该反应有显著的抑制作用，TBA显色反应进一步证实该反应为自由基机理，其机理为ONOO^-与H⁺形成ONOOH，然后裂解为二氧化氮自由基（·NO₂）和羟基自由基（·OH），继而对DNA造成损伤。     

高能脉冲电子束对生物大分子的辐射损伤

为进一步探索高能脉冲电子束高效率诱变的分子机理,采用细胞计数、电泳分析、吖啶橙,溴化乙啶（AO／EB）荧光双染色等方法,详细研究了不同剂量高能脉冲电子束辐照对酵母细胞、细胞膜、DNA分子和酶蛋白活性的影响。结果表明：高能脉冲电子束对酵母细胞膜和酶蛋白的生理损伤小,但能诱发较大量的DNA分子双链断裂。实验测得在辐照半致死剂量134Gy时,高能脉冲电子束对细胞膜的损伤率仅为2.5％;对蛋白酶活性无明显损伤作用;溶液中pBR322质粒DNA的单链断裂常数G（SSB）值为3.68×10^-10Gy^-1·u^-1,双链断裂常数G（DSB）值为2.43×10^-10Gy^-1·u^-1,单位剂量致双链断裂数是谢线的5.7倍。高能脉冲电子束的这些分子损伤特点,使其在辐射诱变生物学领域具有广阔的应用前景。     

过亚硝酸根诱导的DNA损伤及其抑制剂的研究

过亚硝酸根（ONOO^-）具有细胞毒性,能够修饰DNA碱基、造成DNA单链断裂。本文采用HPLC-ECD以及琼脂糖凝胶电泳法分别研究了ONOO^-诱导的DNA碱基修饰以及DNA链断裂。结果表明,在一定ONOO^-浓度范围内,8-OHdG的生成量以及DNA链断裂程度与其浓度有依赖关系。同时还分别研究了槲皮素、黄酮、α-萘基黄酮、咖啡酸以及含有巯基的谷胱甘肽、硫辛酸等天然抗氧化抑制剂对ONOO^-诱导DNA损伤的抑制效果。结果表明,除黄酮、α-萘基黄酮外,其它物质都有明显的抑制作用,其中抑制效果最显著的是槲皮素。     

DNA脱碱基位点的检测方法及其生物学研究进展

DNA中糖苷键断裂形成的脱碱基位点（脱嘌呤/嘧啶位点,AP位点）是常见的DNA损伤类型之一,由核苷酸自发水解产生,也是DNA碱基切除修复途径中的关键中间体。若修复不及时,可能会导致DNA复制阻滞和DNA链断裂,产生突变和细胞毒性,同时还会引起形成DNA交联或DNA-蛋白质交联的损伤,因此对于AP损伤的检测有助于理解细胞氧化应激损伤和基因毒性物质的毒性评价。目前检测AP位点的方法有14C或32P后标记法、酶联免疫吸附分析（ELISA）法和液相色谱-质谱（LC-MS）技术等。该文重点概述DNA中AP位点的检测方法和生物学研究进展,并展望了AP位点损伤相关研究的前景。     

Ce离子水解断裂Oligomers DNA中磷酸二酯键

报道了用变性聚丙烯酰胺凝胶电泳-银染法和增强Raman光谱研究Ce离子水解断裂26个碱基的单链Oligomers DNA的实验结果.Ce³⁺离子需要有氧气存在的条件下,氧化生成Ce⁴⁺离子后才能切断Oligomers DNA.系统研究了各种条件下Ce⁴⁺离子对Oligomers DNA的切断反应,在酸性、碱性条件下都能水解切断Oligomers DNA,在近中性时切断作用最强.反应温度的升高、反应时间的延长以及Ce⁴⁺离子浓度的增大都有利于该切断反应.由增强Raman光谱的研究可推断Ce⁴⁺离子可以水解断裂Oligomers DNA中5′位和3′位的磷酸二酯键并提出了反应机理.     

氯乙基亚硝基脲烷化碱基导致DNA单链断裂的机理研究

采用密度泛函理论(DFT)和MΦller-Pleset微扰理论(MP)方法对氯乙基亚硝基脲(CENUs)烷化DNA碱基导致单链断裂的机理进行了研究. 对包括CENUs的分解、DNA碱基的烷化、糖苷键的水解、脱嘌呤位点的开环以及最终导致单链断裂的磷酸二酯的消除在内的多步反应过程进行了探讨. 在B3LYP/6-31++G**水平上对各驻点(反应物、中间体、过渡态和生成物)进行了全几何结构优化; 为了模拟细胞环境, 采用自洽场连续极化模型(CPCM)在相同计算水平上对各驻点进行了水相中的单点能计算或全几何结构优化. 分别在B3LYP/6-31++G**和MP2/6-311++G**水平上绘出反应势能曲线, 结果显示, 在整个反应过程中, 磷酸二酯的消除反应能垒最高, 而氯乙基重氮盐离子烷化DNA碱基的反应能垒最低. 理论分析结果表明, CENUs 一旦分解便很容易烷化DNA碱基, 随后生成的氯乙基化鸟嘌呤会迅速从DNA链上脱去, 尽管如此, 脱嘌呤位点最终导致DNA单链断裂的一系列反应则是一个缓慢的过程, 这与断链反应的动力学实验结果相符合.     

金纳米粒子与单链DNA的相互作用

研究了金纳米粒子与单链DNA在不同pH值时的相互作用以及金纳米粒子与不同碱基序列单链DNA的相互作用. 结果表明, 在pH为12.6的强碱性条件下, 单链DNA能使金纳米粒子稳定分散在溶液中; 在pH为1.4的强酸性条件下, 单链DNA能保护金纳米粒子不发生融合, 而只发生团聚, 且团聚现象具有可逆性. 不同寡核苷酸对金纳米粒子的亲和力按poly dA>poly dC>poly dT的顺序依次减弱. 单链DNA对纳米金的保护作用强度与单链DNA的长度成正比.     

不同细胞对DNA六螺旋纳米结构的摄取研究

DNA纳米结构具有优异的生物相容性和高效的载药能力等性质,在生命科学和医学领域有很好的应用前景.然而,结构简单、分子量小的单链DNA(single strand DNA,ssDNA)进入细胞内的效率很低,且很快就被酶降解,无法完成载药任务.针对这种现状,本课题组通过DNA的自组装,将相互杂交的单链DNA构建为六螺旋(six-helix)结构,并对这种结构的稳定性和不同细胞的摄取情况进行了研究,发现与单链DNA相比,DNA六螺旋结构的稳定性更好,细胞摄取效率大幅提高,是一种潜在的药物载体.     

化学核酸酶及其作用机理

化学核酸酶是一类人工设计、合成的DNA 或RNA 定位断裂工具, 由核酸识别结合系统和化学断裂系统组成。它们能够在任何位点断裂单链、双链DNA 或RNA , 不受限制性内切酶的天然专一性限制。本文除介绍了一些新的化学核酸酶体系外, 着重对它们的作用方式及作用机理进行了讨论。     

鲱鱼精DNA的电化学氧化及与组蛋白的相互作用

应用循环伏安法、微分脉冲伏安法和荧光光谱法研究了鲱鱼精DNA的电化学氧化及其与组蛋白的相互作用.结果发现,在0.20~1.25 V电位区间内,DNA在酸性溶液中呈现一个明显的不可逆氧化峰,在中性及碱性溶液中呈现两个不可逆氧化峰.氧化峰电位随溶液pH值增大而负移,变化幅度为-57 mV.pH-1.氧化峰电流与DNA浓度(0.45~8.20 mmol.L-1)成线性关系.DNA能与组蛋白结合,导致氧化电位正移,氧化电流减小,并减弱钌配合物指示剂和DNA相互作用的荧光强度以及减少DNA的氧化损伤.     

芘二聚体发夹探针用于细胞DNA单链断裂修复能力的评估

基于芘分子二聚体的荧光特性设计了一种新型的发夹探针,用于评估不同细胞的单链断裂修复(SSBR)能力.首先利用芘荧光分子设计一个茎上有缺口的DNA发夹探针,该探针在Bst DNA聚合酶作用下可以水解,使荧光信号“关闭”.如果探针茎上的缺口被DNA修复酶修复,可以阻止Bst DNA聚合酶对探针的消化作用,从而阻止荧光信号的“关闭”.该设计可以用于评估细胞的SSBR能力,并通过提取细胞的核蛋白考察了不同细胞的SSBR能力.研究结果表明,肿瘤细胞及细胞系不具有原代细胞的SSBR能力.利用SSBR的关键酶进一步探索了肿瘤细胞SSBR能力缺失的原因,证明是由于肿瘤细胞中含有可以抑制SSBR过程的活性物质.此外,该方法能够同时进行500个细胞的SSBR能力检测,并用于抗衰老药物筛选.     

柔红霉素与DNA相互作用的机理研究

本文以循环伏安、光谱电化学和原子力显微镜方法从DNA角度研究柔红霉素与天然鱼精DNA和热变性DNA之间相互作用的机理。并对柔红霉素与鱼精DNA和热变性DNA复合物的组成及复合物的形成常数作了测定。研究发现嵌入作用是柔红霉素和天然DNA之间的主要作用方式；并且柔红霉素和天然DNA之间的作用要强于和热变性单链DNA之间的作用。对这两种复合物的光谱电化学和原子力显微镜研究表明，在体内氧化还原代谢条件下，柔红霉素还原过程中产生的半醌自由基可引发自由基链反应，造成DNA链的解链、断裂等损伤。     

量子点CdS电化学发光传感器对DNA损伤研究

研制了用于研究DNA损伤的电化学发光传感器。在0.1 mol/L CdCl2和0.02 mol/L Na2S2O3(0.1mol/L HCl调节至pH 2～3,50℃)溶液中,采用循环伏安法(CV)在玻碳电极表面原位沉积硫化镉纳米晶,构建了硫化镉纳米晶修饰的电极界面(CdS QDs/GCE);以半胱氨酸为连接剂,利用羧氨键(CONH)将氨基修饰的短链DNA组装到CdS表面(DNA/CdS QDs/GCE)。以H2O2为共反应剂,利用电化学发光方法研究了全氟辛烷磺酸对DNA的损伤。结果表明,全氟辛烷磺酸温浴后的双链DNA修饰硫化镉的电化学发光信号强度介于单链和双链DNA之间,且随着全氟辛烷磺酸浓度的增加,电化学发光信号值变大,同时电化学阻抗曲线显示全氟辛烷磺酸致电极界面的电子传递性能降低。可以推测,PFOS可能导致DNA链的扭曲或断裂。     

DNA损伤机理研究进展

生物体各组织的DNA中储存着维持正常生命活性所必须的信息。电离辐射、紫外辐射等外源性因素和内源性自由基会引起DNA糖环或碱基的改变以及DNA链的断裂,导致DNA损伤,引发衰老、细胞死亡、癌症、神经退行性疾病等。本文主要从氢原子夺取、电子加成、碱基电离和氢原子加成4种重要的核酸损伤机理回顾了DNA的损伤过程,着重评述了自由基夺氢和电子加成诱导的DNA损伤过程,旨在对DNA的损伤过程有全面理解,以期为后期实验提供理论基础。     

单根DNA短链构筑pH响应超分子水凝胶

设计合成了一条包含两段自互补序列和一段富含胞嘧啶(C)序列的DNA单链.在碱性条件下,两段自互补序列可通过分子间自组装形成一维DNA纳米线,调节p H至酸性条件后,胞嘧啶序列通过形成双分子i-motif结构将纳米线交联,从而形成DNA水凝胶.当加入酸或碱调节体系的p H时,水凝胶的力学强度会发生变化.在p H为5.3时,水凝胶力学强度达到最大,增大或减小p H都会使水凝胶强度降低.同时,改变DNA单链浓度也能够调节水凝胶的力学强度.此凝胶制备过程原料合成简便,无需涉及不同DNA链定量配比的问题,大大简化了实验操作;另外i-motif结构在形成与解离两态之间的转换非常迅速,在几秒钟之内便可完成,也赋予该凝胶快速p H响应的特性.     

磁性纳米氧化铁与小牛胸腺DNA相互作用研究

以微波辅助共沉淀法合成磁性纳米氧化铁(MNPs), 分别采用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、拉曼光谱(Raman)及琼脂糖凝胶电泳(GE)研究其与小牛胸腺DNA (ct DNA)的相互作用. UV-vis显示出明显的增色效应, 这是由DNA分子受MNPs的干扰碱基外露而引起的|Raman研究表明DNA分子碱基、脱氧核糖以及磷酸骨架均受到MNPs一定程度的干扰|而GE证实了MNPs并未使DNA分子发生断裂、双链解开等本质性变化. 该研究对MNPs在生物医学领域的安全应用具有重要意义.     

高能质子辐射作用的分子机理——DNA空间结构微观损伤的Raman光谱特征

高能质子是空间辐射的重要类型。本文用激光Raman光谱技术,研究了高能质子(27.9 MeV)对水溶液中DNA辐射作用的分子机理。通过解析其特征Raman谱线,获得DNA空间结构微观损伤的以下信息:(1)维系双螺旋结构的碱基间氢键部分断裂;(2)4种碱基均被损伤,其中腺嘌呤环的破坏最重;(3)脱氧核糖发生了明显的变化;(4)骨架磷酸离子(PO_2~-)和磷酸二酯(PO_2)的损伤严重,并出现单、双链的断裂;(5)B型构象的数量显著减少。     

石蒜内铵对小鼠肝癌细胞染色质结构和活性的影响

原位缺口平移法测得,体外5—50μg/ml石蒜内铵(LBT)对小鼠肝癌细胞不产生DNA单链断裂,但能程度不等地抑制染色质活性,其作用有浓度和时间依赖性.LBT对不同活性结构状态的基因作用不同,可使c-myc,N-ras癌基因和β_2微球蛋白基因对DNA酶Ⅰ的敏感性分别从75±6,66±4,70±8％降至28±8,25±5,28±7％。但对c-myb癌基因和β珠蛋白基因作用不明显。     

富含胞嘧啶单链DNA-银纳米簇荧光探针用于S1核酸酶的灵敏检测

以富含胞嘧啶（C）的单链DNA为模板合成银纳米簇,将其作为功能化探针,建立了一种无标记荧光检测S1核酸酶的方法.S1核酸酶可以特异性识别单链DNA,在最适的酶催化反应条件下,可将其降解为单核苷酸或寡核苷酸片段.当S1核酸酶不存在时,富含C的单链DNA可以有效地合成荧光银纳米簇;当S1核酸酶存在时,单链DNA模板被特异性识别并降解,导致无法形成银纳米簇,使体系荧光信号降低.实验结果表明,银纳米簇的荧光强度随着S1核酸酶浓度的增加而降低.在优化的条件下,体系荧光信号（F/F₀）与S1核酸酶的浓度在5.0×10^-5~4.0×10^-3 U/μL范围内呈线性关系,检出限为2.0×10^-6 U/μL.该荧光探针选择性好,可用于RPMI 1640细胞培养基中S1核酸酶的检测,回收率达到91.8%~109.5%.