六氮杂铜镍配合物与DNA相互作用的研究

摘要

DNA是生物体遗传信息的载体，具有存储和传递信息的功能。对DNA的研究是生命科学研究中一个极其重要的方面。DNA是大多数抗癌，抗病毒试剂在体内的主要靶向分子。小分子物质，特别是一些药物分子，与DNA的作用，影响到DNA的生理和物理化学性质，改变了DNA的转译和复制。因此，研究小分子物质与DNA的相互作用有助于人们对DNA与蛋白质相互作用方式的了解，并且对一些致癌化合物的致癌机理，抗癌药物的药理和毒性，以及新型药物的设计合成方面都有很大的意义。在医药研究中，DNA与靶向分子相互作用的研究不仅对阐述一些抗肿瘤、抗病毒药物及致癌物的作用机理，而且对进一步指导人工核酸的合成及DNA高级结构的研究具有重要意义。 核酸切割试剂一直是生物化学和分子生物学中最为活跃的前沿领域之一。设计和合成金属配合物作为人工核酸切割试剂具有非常重要的理论和应用价值。首先，对人工核酸切割试剂的切割机理的研究将大大有助于我们对核酸酶催化机理的透彻了解：其次，选择性识别和断裂DNA的化学核酸酶在疾病的基因治疗中有着十分重要的应用；第三，人工核酸切割试剂尤其是选择性高的切割试剂可以作为重要的分子生物学工具，将切割试剂连上识别系统即构成人工核酸酶。 基于上述事实和观点，本文中首先对近年来人们关于具有生物活性的物质和DNA相互作用的研究进行了概述和总结，然后研究了六氮杂镍配合物与DNA相互作用以及六氮杂铜、镍配合物存在下电位控制的DNA损伤检测。本论文的研究工作可分为三个部分： 第一部分：综述 对DNA的研究是生命科学研究中一个极其重要的方面。本部分主要综述了DNA的结构、DNA与小分子的相互作用以及具有化学核酸酶活性的切割剂对DNA的切割。DNA与小分子的相互作用部分主要介绍了靶向物质的种类、DNA与小分子的相互作用的方式和研究方法；对DNA的切割主要介绍了自由基氧化切割和酯水解切割。确立了课题的立论依据，阐述了生物小分子与DNA相互作用和切割剂对DNA的切割在药物筛选和生物分子化学中的重要理论和实践意义。 第二部分：六氮杂镍配合物与DNA相互作用的研究 六氮杂镍配合物是一种八面体的大环配合物，具有和B<,12>和血红素类似结构，因此它也具有抗氧化、抗肿瘤等广泛的药理作用，所以我们选择此配合物作为研究对象。 本部分内容中我们主要通过电化学方法，荧光光谱，黏度法，圆二色谱，凝胶电泳法和高效液相色谱法研究了六氮杂镍(Ni(Ⅱ)L)配合物与小牛胸腺DNA(CT-DNA)以及pBR322超螺旋DNA(scDNA)的相互作用。电化学实验结果表明Ni(Ⅱ)L在缓冲溶液中的氧化还原是一个电子转移过程，镍(Ⅱ)和镍(Ⅲ)配合物对DNA键合常数的比值(K<,2+>／K<,3+>)为3.2；荧光实验表明配合物同EB有效的竞争了嵌插位点，配合物与DNA结合常数为2.15×10<'4>；黏度实验表明Ni(Ⅱ)L使DNA发生卷曲或扭结，圆二色谱表明DNA同Ni(Ⅱ)L结合后，DNA的构象接近A形式。上述试验均表明能够相互作用，并且作用模式为部分嵌插。在H<,2>O<,2>存在下，凝胶电泳和高效液相色谱方法均表明Ni(Ⅱ)L对CT-DNA和pBR322DNA劈裂能力均增强。 第三部分：电位调控DNA损伤的高效液相色谱紫外可见检测 DNA损伤包括糖-磷酸骨架的断裂。有氧条件下，过渡金属离子通过产生的活性氧物种诱导DNA的损伤。六氮杂铜(Cu(Ⅱ)L)和Ni(Ⅱ)L配合物通过调控电解质溶液的电位，促使DNA链断裂，对断裂后的DNA碎片使用液相色谱进行了分离，用紫外检测器对切割后的产物进行了检测。根据获得的实验结果，Cu(Ⅱ)L或Ni(Ⅱ)L存在下，电解溶液的电位合适时(足够负或足够正的电位，保证金属离子的还原或氧化)，不需要加入额外的氧化剂或还原剂，同样可以切割小牛胸腺DNA，Cu(Ⅱ)L劈裂能力强于Ni(Ⅱ)L配合物。实验证明Cu(Ⅱ)L通过和氧气发生Fenton反应产生自由基，这些自由基造成DNA损伤。至于Ni(Ⅱ)L促进DNA损伤可能是涉及氧化机制。本工作是在中性的pH条件进行，并且这一切割过程中不需要加入额外的氧化剂和还原剂，因而体系简单，不存在其它化学物质的干扰，为DNA断裂研究提供了新的手段。

目录

声明

摘要

第一章综述

1.DNA的结构[6-9]

2.DNA与小分子的相互作用

2.1.靶向物质的种类

2.2.作用方式

2.3.研究方法

3. 具有化学核酸酶活性的切割剂对DNA的切割作用

3.1.自由基氧化切割DNA的试剂及其机理

3.2.酯水解方法切割DNA的试剂及其机理

展望

参考文献

第二章六氮杂镍配合物与DNA相互作用的研究

2.1.实验部分

2.1.1.仪器与试剂

2.1.2.实验方法

2.2结果和讨论

2.2.1.大环镍配合物与DNA作用的电化学研究

2.2.2.荧光光谱研究

2.2.3.黏度测量

2.2.4.圆二色谱

2.2.5.配合物的裂解实验

2.3总结

参考文献

第三章电位调控DNA损伤的高效液相色谱紫外可见检测

3.1.实验

3.1.1.仪器和试剂

3.1.2.实验过程

3.2.结果与讨论

3.2.1. Cu(Ⅱ)L和Ni(Ⅱ)L配合物与DNA的相互作用

2.2.2.Cu(Ⅱ)L和Ni(Ⅱ)L配合物诱导DNA的电化学裂解

3.3.DNA裂解机理

3.3.1.Cu(Ⅱ)L存在下DNA裂解机理

3.3.2.Ni(Ⅱ)L存在下DNA的切割机理

3.4.结论

参考文献

致谢

硕士期间发表的文章