三种糖基化中间产物与小牛胸腺DNA相互作用的多光谱和分子动力学模拟

摘要

三种α-二羰基化合物:丙酮醛(MGO)、丁二酮(DA)和乙二醛(GO)作为常见的高反应活性的糖基化中间体,会对体内的生物大分子(如DNA)造成损伤。MGO、DA和GO与小牛胸腺DNA(ctDNA)的相互作用特性通过多光谱方法结合计算机模拟技术进行测定。紫外光谱分析表明,范德华力和氢键驱动MGO、DA和GO与ctDNA发生自发结合,分子动力学模拟中的各能量分布佐证了这一结论。在25℃下,MGO、DA和GO与ctDNA的结合常数接近经典的凹槽结合剂,其值分别为2.99×103、1.96×103和1.05×103L·mol-1。NaCl、单双链DNA、热变性、粘度和园二色谱实验证明了MGO、DA和GO与ctDNA均通过凹槽方式结合。分子对接直观显示了MGO、DA和GO是结合在DNA富含AT的小沟区,其中DT7和DA18是结合的活性位点。分子动力学模拟显示MGO-ctDNA复合物较游离ctDNA有更高的均方根偏差(RMSD)、回旋半径(Rg)和均方根波动(RMSF)值,说明MGO的结合使DNA结构部分松散,稳定性减弱。凝胶电泳实验表明,在赖氨酸和Cu2+存在下,MGO、DA和GO均能损伤质粒DNA,MGO和GO甚至会完全破坏DNA的超螺旋形态。