卟啉与dna相互作用课件

主讲人：赵婷婷 卟啉与DNA的相互作用 卟啉简介 卟啉与DNA相互作用 外文文献阅读 一.卟啉简介 卟啉是自然界中的一类天然大环化合物 ，由四个吡 咯环通过次甲基相连形成的共轭骨架大环化合物，其 中心的氮原子与金属原子配位即成为金属卟啉配合物 。 1.定义 2.分类 按物理性质： 水溶性卟啉： 带有正电荷的meso-四(4-N-甲基吡啶基)卟啉（TMPyP） 带有负电荷的meso-四(4-磺酸基苯基)卟啉（TPPS） 非水溶性卟啉： 按取代基（与DNA相互作用的） 电荷型：阳离子和阴离子卟啉化合物 两亲型：卟吩环本身疏水，取代基为非离子型亲水 疏水型：本身疏水，需环糊精，表面活性剂载体增加水溶性 二.与DNA相互作用 共价作用： 各种碱基的亲核反应和亲电反应，表现为DNA的烷基化及 DNA的链间交联和链内交联等 非共价作用：外部结合：静电结合 沟槽结合 嵌插结合 外部堆积 与DNA的非共价作用 1.外部堆积 电荷结合： 卟啉化合物阳离子与DNA相互作用结合于带负电荷的DNA 双螺旋外部。一般认为，静电结合作用于磷酸骨架，没有 选择性。 沟槽结合： 卟啉平面以相对于DNA双螺旋链垂直的方式与DNA结合 ， 非平面卟啉主要的作用方式 2.嵌插结合 即平面的或几乎平面的卟啉嵌入DNA碱基对之间，其表 面紧挨着DNA碱基的芳香杂环，作用力来自芳环的离域 体系与碱基的体系间的-相互作用 3.外部堆积 卟啉沿DNA双螺旋链相互聚集在DNA上，是在DNA表面 堆积的表面结合 ，发生在溶液离子强度较高时，DNA为 卟啉聚集提供模板。 卟啉与DNA作用的三种方式 三.外文文献查阅 1.porphyrins for G-quadruplex DNA targeting G-四聚体核苷酸作为小分子的治疗靶出现，被称为 小分子G-四聚体配体，在核苷酸中由几串G组成 ， 与细胞过程有关，G-四聚体常在端粒酶的、致癌基 因的核酶高敏感启动区域和RNA中出现。 药物靶向in gene promoters or in the 5- UTR regions ofmRNA，产物的生成受影响，指导的生 物过程受到阻碍 small-molecule G-quadruplex ligands, 被称为 G4-ligands,可作为 potential anticancer agents 可与DNA结合： 阳离子卟啉, meso-tetrakis(4-N- methylpyridiniumyl)porphyrin (H2-TMPyP4) 相互作用： 卟啉的外部四重线的-堆积结合到G-四聚体核苷 酸。 影响：端粒系统紊乱 存在的问题及解决方法 无选择性：卟啉对G-四聚体的选择性 吸引力小：卟啉对dsDNA和G-四聚体的吸引力非常小 解决方法：在卟啉中心引入金属离子 结果：调整了亲和力，在选择性上有提高，但配体 的特异性不强 quadruplex selective porphyrins 在卟啉的meso-位上修饰大的阳离子取代基 porphyrin H2-1, Mn-1有独特的选择性 影响 卟啉的中心金属离子修饰： 并非决定因素，其中心的轴性水分子的存在减少了配 体的稳定性，但增强了G-四聚体的选择性 meso-位上的大取代基修饰： H2-1 and Mn-1尽管存在大的阳离子取代基，仍能 渗透到细胞中，产生细胞效应 2.The stability of DNAporphyrin complexes in the presence of Mn(II) ions 研究方法 调查了水溶性的CuTButPyP4和CoButPyP4在 Mn2+存在条件下的结合特性和动力学参数。 改变 动力学参数得到Mn2+存在条件下DNA-卟啉复合 物的melting-curves。评估了螺旋环转化焓 证明离子与DNA结合分为两个阶段： 第一个阶段 (0.001Mn/P1) 第二阶段(1Mn/P4 ） 两个阶段的特点： 第一阶段： Mn2+和DNA磷酸盐反应 成为CuTButPyP4或CoButPyP4插入的最佳条 Tm有很大的增长，但T变化很小 第二阶段： 离子与DNA的磷酸盐和碱基相互作用 双螺旋开始不稳定，氮碱基中的氢键部分断裂 在卟啉存在时DNA的各个不稳定性也相应发生 3.Syntheses and DNA binding of new cationic porphyrintetrapeptide conjugates 1).意义 合成cationic porphyrinpeptide conjugates来增 强卟啉的细胞吸收或传送肽部分到核酸附近 2).合成的四肽： Ac-Lys(H-Ala-D-Ala-Ala)-NH2 3).用四肽连接下列两个种卟啉派生物： the tri-cationic meso-tri(4-N-methylpyridyl)- mono-(4-carboxyphenyl)porphyrin bi-cationic meso-5,10-bis(4-N-methylpyridyl) -15,20-di-(4-carboxyphenyl)porphyrin decomposition of absorption spectra, fluorescence decay components, fluorescenceenergy transfer induced CD signals等结果揭示了阳离子卟啉四肽 聚合物与DNA的结合方式是插入和外部结合两种形 式 Tri-cationic structure和消除肽结合物上的负电荷 更便于与DNA结合 4).结果 4.Binding properties of human telomeric quadruplex multimers: A new route for drug design 端粒DNA四聚体结构为抗癌治疗的靶向位点 已经有大量研究在短人体端粒DNA（一般为21- 26nt）与药物结合的方面的相关数据,但人体端粒 DNA一般为100-200nt. 短端粒DNA一般为单四聚体 长端粒DNA则为多个四聚体结合多聚体 四聚体DNA (TTAGGG)8TT（两个相邻的四聚体单元形成） (AG3TT)4（单四聚体） 四聚配体 Three side-chained triazatruxene derivative azatrux TMPyP4 阳离子卟啉 研究方法 光谱学 (CD, UV and fluorescence) and 热量 技术 (ITC)来检测对比四聚体DNA与四聚配体之间的 结合