（无机化学专业论文）带悬垂芳香环的开环铜（Ⅱ）配合物的合成及其与dna作用的研究.pdf

摘耍 本论文分为五部分； 1 介绍丁配台物与d n a 作用匏基本方式、配合物断裂矾 的作用原理、以 及不同类型过渡盘属配台物与d n a 作用的研究概况。 2 改进了文献方法，髓在较短反应时间内较高收率地合成出 。1 ，2 - 乙二 基一= i n - ( 皋学蓐) 氨纂乙酸】。台成了 卜l ，2 一己二基* 二陟盼甲氧基苯甲基) 氨基 己酸】和一 凡l ，2 _ 己= 基二i ( 3 一硝基苯甲蒸) 羝蒸己酸】鼹稃薪配体。台成了 这三种配体与铜0 i ) 形成的配台物：c u ( l ) l m * 1 ，2 e , z 基- - i n - ( 苯驿| 基) 氯 蒸乙酸报】j ，c u a 。- o c h 3 ) l - o c h 3 = 1 ，2 - 己二基- - i n - ( 4 - 甲氧基苯甲基 蘸 基乙酸掇】 和c u ( l - n 0 2 ) l - n 0 2 = ，- l ，2 - 己二基- - f v - ( 3 一硝基苯率基) 氨基 乙酸根】) ，用元素分析、电喷雾质谱对它们进行了表征。电喷雾质谱测定结果袭 明这三种配合物串的配位水分子熊被d m s o 、磷酸二( 4 一硝基苯) 酯的秘离子取 代。髂柝了配台物c u 皿- o c h 3 ) 的晶体结构，承分子在赤道平面上与铜( i i ) 配位， 为畸变姻方锥构型。用溴纯己锭荧光猝必和d n a 热变性实验研究了这三种配合镌 与d n a 船作用情况，测定结聚表明该三种配合物可能以部分辐八方式与d n a 结台， 它# j 与d n a 的作用强度按c u ( l ) 、c u ( l 囝c h 3 ) 、c u ( l - n q ) 豹颇序依次增强。在 琼脂糖凝胶电林实验中，在d m s o 和t r ig 存在下，观蔡到这三种配合物能引起 d n a 断裂。实虢结果表明在没有外加辅助试剂酌情况下它们不通过羟基自由基 或自由超氧离予也能断裂d n a 可能是由于鲫a 骨架上磷酸= 碍的氧阴离子与铜 ( i i ) 配位赝致。 3 合成了一种新配伴 r _ ( 1 砖g 甲基) 疆氮基二_ y 己酸。合成了c u ( p e i d 舢 【p e i d a = n - ( 2 - - 苯己基) 亚甑基二乙酸摄】和c h ( n m i d a ) i n m i d a = 肛( 1 萘甲基) 亚氨基二乙酸根】两种铜a 1 ) 配台物，用元素分析、电瞳雾质谱对它们进行了衷征。 电喷雾蜃谱测定结袋表髓配合物c u ( p e i d a ) 中的配位水分子麓被磷敞二( 4 一鞘 基苯) 酯的阴离子取代。毽在同样实验条件下，捡涮不到磷酸= ( 4 - - 硝基苯) 醋阴离子取代了配台物c u ( n m i d a ) 中的配位水分子所产生的分子离予峰。用演 化乙锭荧光猝灭和d 凇熟变性实验研究了这两种配合物与d n a 的作用情况，测定 结暴表明它们可能潋部分插入方式与d n a 结食。絮们与d n a 豹作用强度按 c u ( p e l d a ) 到c u ( n m i d a ) 的顺序饿次增强。在琼脂糖凝胶电泳实验中，在d m s o 和t r i s 存在下，观察到这两种配合物能引起d n a 断裂。实验结果表明在没有外 拥辅助试剂的情况下，它们不通过羟基自出基或鑫由超氧离子也能断裂d n a ， c u ( p e i d a ) 可能是通过d n a 骨架上磷酸二酶的氧阴离子与铜( i i ) 配位所致，而 c u ( n m i d a ) 可能是通过铜( i i ) 上蓖位的氢氧根进攻d n a 骨架磷羧二醮的磷原 子所致，需要进一步研究。 4 合成了一种新配体 一二( 2 一毗啶甲基) _ 2 - 葸醌甲胺( a q d p a ) 及其与铜 ( t ) 的配合锈c u ( a q d p a x c l 0 4 b ，用元素分析、电喷雾廪谱对它进行r 表征。 电喷雾质谱测定裘明该配台物与c u ( d p a x c l 0 4 ) 2 【d p a = 二( 2 一吡啶甲基) 胺卜一样 其毳己使的水分子能披磷酸二( 4 一硝基苯) 酯的弱离子取找。用溴化乙锭荧光猝 灭和d n a 热变性实验研究了这两种配合物与d n a 的作用情况，测定结果表明它们 可能以部分插入方式与d n a 结合，它们与d n a 的作用强度按c u ( d p a ) ( c 1 0 4 _ 2 到 c u ( a q d p a x c l 0 4 ) 2 的顺序增强。在琼脂糖凝胶电泳实验中在腓s o 和t r i s 存 在下，观察到这两种配合物能引起d n a 断裂。实验结果表明在没有外加辅助试剂 的情况下，它们不通过羟基自由基或自由超氧离予也能断裂脒a ，可能是遘过d n a 骨架上磷酸二酯的氧阱离子与铜( i i ) 配位所致。 5 改进了文献方法，提高了合成邻澳甲摹苯甲醇的收事。合成了一个具有 苯甲酵侧链的太环四胺配体1 , 4 ，7 ，l o - 霞( 邻羟甲基苯甲基) 1 , 4 ，7 ，1 0 - o r 氮杂环十二 烷( l ) 。刹用该同一配体l ，分别在中性和碱性实验条件下台成了z n ( l ) 和z n ( h ) 两种配合物。通过x 一射线晶体衍射结构分析发现，在两种配合物中侧链醇羟摹 的氧原子与锌( i i ) 配位，后者为前者配位的羟基脱氢后产生的。没有发现这两 种配合物能与二氧化碳作用生成侧链羟基通过氢键协助的h c o ， 与配音物中锌 ( i i ) 配位的产物。通过电喷雾质谱检测，发现在有c o z 存在的反应体系中， c o z 与配合物侧链醇羟基作用生成碳酸醐阴离子。说明醇羟基的轴向配位可能阻 碍了c o ：在溶液中以h c 0 3 街形成与中心金属离子锌( i i ) 的配位，c 0 2 在此溶 液中可能更容易与苄醇羟基发生反应形成碳酸酯阴离子。然而在析出晶体时仅 生成醇羟基轴向配垃的配合物，说明谚碳酸醇阴离子不稳定。 关键词；合成歼环配合物，铜( i i ) 配合物，d n a ， s y n t h e s i sa n di n t e r a c t i o nw i t hd n a o fa c y c l i cc u ( i i ) c o m p l e x e s c o n t a i n i n ga r o m a t i c r i n gp e n d a n t n a m e ：x l o g - m a nx u m a j o r ：i n o r g a n i cc h e m i s t r y s u p e r v i s o r ：a c a d e m i c i a nl i a n g - n i a nj i p r o f e s s o rz o n g - w a nm a o a b s t r a c t t h i st h e s i sc o n s i s t so f f i v es e e t i o l l s 1 t h eb a s i ci n t e r a c t i o nm o d eo f t h ec o m p l e xw i t hd n a t h e c l e a v a g ei n s h i o no f d n ab yt h ec o m p l e x , a sw e l li l l st h eg e n e r a ls i t u a t i o no f t h es t u d y0 nt h ei n t e r a c t i o n o f t h ed i e , r e n ts o r t s o f t r a n s i t i o n m e t a l c o m p l e x w i t h d n a w a s i n t r o d u c e d 2 b yi m p r o v i n gt h el i t e r a t u r em e t h o d ，mm 1 ，2 - a t h a n e d i y t b i s i n - ( p h e n y l m e t h y l ) g l y c i n e 】w a ss y n t h e s i z e di nh i g h e ry i e l da n di nas h o r t e rr e a c t i n gt i m e 。t w on e w l i g a n d s ， “1 ，2 - e t h a n e d i y l b i s n - 【( 4 m e t h o x y p h e n y l ) m e t h y l g l y c i n e 】a n dm 1 ， 2 - e t h a n e d i y l b i s n - 0 - n i t r o p h e n y l ) m e t h y l g l y c i n e lw e ma l s os y n t h e s i z e d t h ec u ( i j ) c o m p l e x e so f t h et h r e el i g a n d s ，c u ( l ) l = n , m l j - e t h a n e d i y l b i si n - ( p h a n y l m c t h y l ) g l y c i n 砒o 】hc u ( l o c h ；) l - o c h 3 = n , w - 1 ，2 - e t h a n e d i y l b i s n - ( 4 - m e t h o x y p h e n y l ) m e t h y l g l y c i n a t o a n dc u 皿- n 0 2 ) l - n 0 2 ； l l ，2 - - e t h m l e d i y lb i s 口“【( 3 - n i t r o p h e n y o m e t h y l g l y c i n a t o w e r es y n t h e s i z e da n dc h a r a c t e r i z e db ye l e m e n ta n a l y s i s a n de s i - m s 。t h er e s u l t so fe s i m ss h o w e dt h a tt h ec o o r d i n a t e dh 2 0o ft h e c o m p l e x e sc a nh er e p l a c e d 姆d m s oa n db i 蚺n i t r o p h e n y l ) 盐o s p h a t e ( b n p p ) a n i o n t h er e s u l t so f c r y s t a ls t r u c t u r ea n a l y s i so f c u 皿- o c h 3 ) i n d i c a t et h a tt h ec o o r d i n a t e d h ：oi sa tt h ee q u a t o r i a lp l a n a ra n dt h es t r u c t u r ei sad i s t o r t e ds q u a r ep y r a m i d a l g e o m e t r y t h eb i n d i n gi n t e r a c t i o no f t h et h r e ec o m p l e x e sw i t hc a l f t h y m u sd n ah a s b e e ni n v e s t i g a t e dw i t ht h ef l u o r e s c e n c eq u e n c h i n go f c t h l d i u mb r o m i d ea n dt h ed n a d e n a t u r a t i o n t h er e s u l t ss u g g e s tt h a tt h et h r e ec o m p l e x e s m i g h ti n t e r a c tw i t hd n a b yp a r t i a li n t e r c a l a t i o n ，t h ee x t e n t o fd n ab i n d i n go ft h ec o m p l e x e sf o l l o w st h e t r e n df r o ml o wt oh i g h ：c u 0 ) , c a ( l - o c h 3 ) a n dc u ( l - n 0 2 ) i n 像e 秽le l e c t r o p h o r e t i e e x p e r i m e n t s ，d n ac l e a v a g ec a u s e db yt h et i n e ec o m p l e x e sw i t so b s e r v e di nt h e p r e s e n c eo fd m s o ( a nh y d r o x y l r a d i c a ls c a v e n g e r ) a n d i r i s ( as i n g l e to x y g e n s c a v e n g e r ) ，w h i c hs u g g e s tt h a tt h ec u f f f ) c o m p l e x e s - m e d i a t e dc l e a v a g er e a c t i o ni n t h ea b s e n c eo fe x o g e n o u sc c - - r e a c t a n t sd on o tp r o c e e dv i ae i t h e rd i f f u s i b l eh y d r o x y l r a d i c a l so rf i e cs a p e r o x i d e t h ec o o r d i n a t i n go f p h o s p h a t eo x y g e na n i o no f t h ed n a b a c k b o n et ot h ec u ( i i ) m i g h tr e s u l ti nt h ed n ac l e a v a g e 3 an e wl i g a n d ，n - ( 1 - n a p h t h a l e n c m e t h y l ) i m i n o d i a c e t i ca c i dw a ss y n t h e s i z e d t w o c u 0 1 ) c o m p l e x e s ，c u ( p e i d a ) p e i d a = n - ( 2 - p h e n y l e t h y l ) i m i n o d i a c e t a t e a n d c u ( n m i d a ) n m i d a 2 n - ( 1 - n a p l a h a l e n e m e t h y l ) i m i n o d i a c e t a t o w e r es y n t h e s i z e d a n dc h a r a c t e r i z e db ye l e m e n ta n a l y s i sa n de s i - m s t h er e s u l t so fe s i m ss h o w e d t h a tt h ec o o r d i n a t e dh 2 0o fc u ( p e i d a ) c a l lb er e p l a c e db y b t s ( 4 - n i t r o p h e n y l ) p b o s p h a t c ( b n p p ) a n i o n ，h o w e v e r , u n d e rt h es ec o n d i t i o n ，t h ei o np e a ko fb n p p a n i o nr e p l a c i n gt h ec o o r d i n a t e dh 2 0a n dc o o r d i n a t i n gt oc u ( n m i d a ) w a sn o t d e t e c t e d 隐b i n d i n gi n t e r a c t i o no ft h et w oc o m p l e x e sw i t hc a l ft h y m u sd n ah a s b e e ni n v e s t i g a t e dw i t ht h ef l u o r e s c e n c eq u e n c h i n go fe t h i d i n mb r o m i d ea n dt h ed n a d e n a t u r a t i o n ，t h er e s u l t ss u g g e s tt h a tt h et w oc o m p l e x e $ m i g h ti n t e r a c tw i t hd n ab y p a r t i a li n t e r c a l a t i o n t h ee x t e n to f d n ab i n d i n go f c a ( n m i d a ) i sb i g g e rt h a nt h a to f c u ( p e i d a ) i nt h eg e le l e c t r o p h o r e t i ce x p e r i m e n t s ，d n ac l e a v a g ec a u s e db yt h et w o c o m p l e x e sw a so b s e r v e di nt h ep r e s e n c eo f d m s o ( a l lh y d m x y lr a d i c a ls c a v e n g e r ) a n dt r i s ( a s i n g l e to x y g e ns c a v e n g e r ) ，w h i c hs u g g e s t t h a tt h ec u ( 1 1 ) e o m p | e x e s - m e d i a l e dc l e a v a g er e a c t i o ni nt h ea b s e n c eo fe x 。g e n o u sc o - r e a t ! l a n t sd o n o tp r o c e e dv i ae i t h e rd i f f u s i b l eh y d r o x y lr a d i c a l so rf r e es u p e r o x i d e t h e c o o r d i n a t i n go fp h o s p h a t eo x y g e na n i o no ft h ed n ab a c k b o n et ot h ec u ( i i ) o f c n ( p e i d a ) m i g h tr e s u l ti nt h ed n ac l e a v a g e a sf o rc u f n m i d a ) , t h ec o o r d i n a t e d h y d r o x i d em i g h tr e s u l ti nt h ed n ac l e a v a g e ，w h i c hn e e d st ob ef u r t h e ri n v e s t i g a t e d 4 。a n e wt i g a n d nn - d i ( 2 - p y d d i n e r n e t h y l ) - 2 - e n t h r a q u i n n n e m e t h y l a m i n ew a s s y n t h e s i z e d an e wc o m p l e x ，c u ( a q d p a x c l 0 4 ) 2 【a q d p a = n ，n - d i ( 2 - p y r l d i n c m e t h y i ) - 2 - a n t h r a q u i n o n e m e t h y i a m i n e w a ss y n t h e s i z e da n dc h a r a c t e r i z e db ye l e m e n t a n a l y s i sa n de s i - m s 髓er e s u l t so fe s i - m ss h o w e dt h a tj u s ta 宴c n f d p a x c l 0 4 ) 2 【d p a 2 d i ( 2 p y d d i n e m e t h y l ) a m i n e ，t h ec o o r d i n a t e dh 2 0o fc u ( a q d p a ) ( e 1 0 4 ) 2c a l l i v b er e p l a c e db yb i s ( 4 - n i t r o p h e n y l ) p h o s p h a t e ( b n p p ) a n i o n ，t h eb i n d i n gi n t e r a c t i o no f t h et w oc o m p l e x e sw i t hc a l f t h y m u sd n ah a sb e e ni n v e s t i g a t e dw i t ht h ei 目u o i c s c o i i c e q u e n c h i n go fe t h i d i n mb r o m i d ea n dt h ed n a d e n a t u r a t i o n t h e s u l t ss u g g e s tt h a t t h et w oc o m p l e x e sm i g h ti n t e r a c tw i t hd n ab yp a r t i a li n t e r c a l a t i o n t h ee x t e n to f d n ab i n d i n go fc a ( a q d p a ) i o 也i sb i g g e rt h a nt h a to fo a ( d p a x c l 0 0 2 i nt h e g e le l e c t r o p h o r e t i ce x p e d m e n t s ，d n ac l e a v a g ec a u s e db yt h et w oc o m p l e x e sw a s o b s e r v e di nt h ep r e s e n c eo f d m s o ( a nh y d r o x y lr a d i c a ls c a v e n g e r ) a n dt r i s ( as i n g l e t o x y g e ns c a v e n g e r ) , w h i c hs u g g e s tt h a tt h ec a ( u ) c o m p l e x e s - m e d i a t e dc l e a v a g e r e a c t i o ni nt h ea b s e n c eo fe x o g e n o u sc o r e a c t a n t sd on o tp r o c e e dv i ae i t h e rd i f f u s i b l e h y d r o x y lr a d i c a l so rf r e es u p e r o x i d e t h ec o o r d i n a t i n go f p h o s p h a t eo x y g e na n i o no f t h ed n ab a c k b o n et ot h ec u ( i i ) m i g h tr e s u l ti nt h ed n a c l e a v a g e 5 2 - b r o m o m e t h y l p h e n y l m e t h a n o lw a ss y n t h e s i z e da n dt h ey i e l dw a sh i g h e rt h a n t h a to b t a i n e db yu s i n gt h el i t e r a t u r em e t h o d an e wm a e l ot e o a s z al i g a n dw i t h p e n d a n tp h e n y l m e t h e n o l ，1 , 4 ，7 ，1 0 - t e t r a ( 2 - b r o m o m c t h y l p h e n y l r a e t b y l ) - i ，4 ，7 ，1 0 - t e t r a w a z a e y c l i c d e c a n o n e t ) w a ss y n t h e s i z e d 。t w oc o m p l e x e sz n ( l ) a n dz n ( l - h 、w e r e s y n t h e s i z e du s i n go ft h es a m elu n d e rn e u t r a la n db a s i cc o n d i t i o n sr e s p e c t i v e l ya n d t h ec r y s t a ls t r u c t u r eo ft h ec o m p l e x e s 、e r ea n a l y z e d t h er o s u h ss h o w e dt h a tt h e o x y g e na t o m o ft h es i d e - c h a i nh y d r o x yi nt h ec o m p l e x e sc o o r d i n a t e st oz n o t ) 2 n m 。 i ) w a sf o r m e db yt h ed e p r o t o n a t i o no fc o o r d i n a t e dh y d r o x yo fz n ( l ) n o p r o d u c to f h c 。3 c o o r d i n a t e dt oz n 0 1 1o f t h e t w oc o m p l e x e sv i ah y d r o g e nb o n da i d o ft h es i d e - c h a i nh y d r o x yw a sf o u n d a c c o r d i n gt ot h er e s u l t so fe s i m s ，i tw a s f o u n dt h a tt h ec a r b o n a t ea n i o n sv r e l ”p r o d u c e dt h r o u g ht h er e a c t i o no fc 0 2w i t h s i d e - c h a i nh y d r o x yo ft h ec o m p l e x e s , w h i c hs u g g e s tt h a tt h ec o o r d i n a t e dh y d r o x y p r o h i b i tt h ec o o r d i n a t i o no f h c 0 3 。t oz n ( 1 i ) o f t h ec o m p l e x e s u n d e rt h i sc o n d i t i o n ， c 0 2 m i g h tm o r ee a s i l yf o r mc a r b o n a t ea n i o n sb yr e a c t i n gw i t ht h ep e n d a n th y d r o x y h o w e v e r , o n l yt h ec r y s m lo fh y d r o x yc o o r d i n a t i o nf o r m e d , w h i c hm e a n st h a tt h e c a r b o n a t e sa r cn o ts t a b l e k e y w o r d s ：s y n t h e s i s ，a c y c l i cc o m p l e x , c u o i ) c o m p l e x , d n a 中山大学博士论立带悬垂芳香坪的开环铜配合4 暂的食熙及其与d n a 作用的研究 1 1 弓 言 第一章绪论 棱酸是生戆傅的重饔缎戎物质，是遗桂倍感的携带者和基因表迭的物覆基 础。它在生物的生长、发育和繁殖等正常生命括动中具有十分熏耍的作用。并与 癌变等异常生命活动有关。研究d n a 的结构与功能的关系，将有助于人们从分子 水平上了解生命现象的本质，并从基囡本平土理裤莱些疾瘸的发病机理，飙雨使 通过分子设计普找有效蠹q 治疗药物成为可能 卜1 4 】。因此，近十几年来，在生物 无机化学研究领域，有荚配合物与棱酸棱互作用的研究一直是个非常重要和十 分活跃的研究课题，并已取得了许多卓有成效的研究成果，而且正吸引人们对此 研究赣深入方向发展。 l 。2 脱氧核糖核酸( 粼) 的组成和结构 卜4 ，6 - 7 构成核酸的基本结构单元是棱昔酸，核菅酸是南孩莆和磷酸组成。棱苷则包 括碱蒸和戊糖。核酸中的戊糖骞掰种：d 一核攮和d 2 一聪氧棱糖。根据戊糖的 种类不同。把棱酸分成两太类：核糖棱酸( f f n a ) 和脱氧按糖棱酸( d n a ) 。r n a 主要由含腺瞟呤( a d e n i n e ，a ) 、鸟瞟畸( g u a n i n e ，g ) 、跑虢啶( c y t o s i n e ，c ) 和尿睦 啶( u r a c i l ，u ) 的核苷酸构成，而d n a 则主要是由含腺嘌呤( a d e n i n e ，a ) 、鸟嘌呤 ( g l i a a i n e ，g ) 、胞碴啶( c y t o s i n e ，c ) 和腾腺嘧啶( 孙y m i n e ，t ) 的棱菅酸构成，二者 的差别是d n a 的胸腺嘧啶代替了r n a 的尿嘧啶。各碱基的结构式如图卜l 所示。 赴i 避舰爻0 。 。 、殳o n h n h 抄r 、n“妒e a ，1 一，、。 r “r 、l l p o 、目岛弋日弋 a d e n i n eg u a n i n e c y t o s i n et h y m i n e u r a c i l 图l 一1 核酸中五种碱基的结构式 中山大学撼士论文带悬垂芳普环的并环铜( i d 配台物的台成艇其与d n a 作用曲研究 核酸的一缓结构是指组成的核苷酸之间连键的性质和排列的顺序。脒a 和 d n 分子中的接替酸皆以3 ，5 一磷酸二翡键莲接，即一个拔背酸的戊耱环第3 1 位的羟基与另一个核苷酸的戊糖环第5 位的磷酸蛆糯键相诲。删a 的：二级结构是 指d 的敝螺旋结构。耳嚣，人们普墒认为生物休中绝丈部分为b 型d n a 。b - d n a 结构是出w a t s o n 和c r i c k 在前人工传的基础上予1 9 5 3 年提出的，为现代分子生 物学的发展起到了关键的作用。在这个结构模型中，d n a 分子是由两条多聚脱氧 棱蛩袋链以相反方翻盘绕嗣一条轴，形成右诞的瑕螺旋结构。碱基证予螺旋的右 侧，碱基平面与纵轴垂直。磷酸基和脱氧核糖则在螺旋的外侧，彼此问通过磷酸 二酯键相连，形成d n a 骨架。两条单链之间逶过氯键联系越来，形成两释畴定的 碱基配对：a 叶和g - c 相邻碱基对平面之闻间隔为3 4 ，因此，碱萋平面上分 布的n 电子云系统之间的吸引力、碱纂土永久性猖极闻孵作用力和诱导涡极的相 互非用力等分予阐作用力使碱基之间毒在若堆积作用。图i - 2 为核苷酸链和配对 碱基结构。 伽乳i o 静，a o - o 核苷酸链配对碱基 图卜2 梭营酸链和配对碱基结构 巾山大学博士论文带悬垂芳香环的开环制d 配台物的合成及其与d n a 作用的研究 氢键和堆积作用使两条脱氧核苷酸单链形成了双螺旋，从而形成了d n a 的二 级结构。由于碱基对与糖环的连接是在同侧，导致双螺旋表面形成两个凹槽，一 个较深，称为大沟：另一个较浅，称为小沟。图卜3 为d n a 分子中双螺旋结构模 型示意图。维持d n a 戏螺旋结构稳定的作用力主要有三种：一是互补碱基对之间 的氢键；二是碱基问的堆积力，d n a 分子中碱基层层堆积，在分子内形成疏水环 境，促使互补碱基对之间形成氢键；三是磷酸残基上的负电荷与介质中的k + 、n a t 等阳离子之间形成离子键。由于在生理p h 条件下，d n a 带有大量负电荷，如果 没有阳离子与之成键，分子会由于自身不同部位的负电荷的斥力作用，使结构不 稳定。 图卜3d n a 分子中双螺旋结构模型示意图 1 3 金属配合物与d n a 作用的基本方式 金属配台物与d n a 的作用有多种方式。按化学键来划分主要有共价键结合和 非共价键结合两种。共价键结合是较强的方式；非共价键结合作用相对较弱，其 中包括插入作用、沟面结台和静电作用等方式。 一共价键结台( c o v a l e n ti n t e r a c t i o n ) 中山大学博士论文带悬垂芳香环的开环铜0 1 ) 配合物的告盛授其与d n a 作用的研究 顺铂就是通过p t ( i i ) 与岛嘌岭的n 7 及c 6 上的羰基氧配位而结台的 1 5 。腺 嘌呤的矿、胞嘧啶的n 3 、胸腺嘧啶的妒都有可髓与软金属离子发生配位，瞄共价 键结台 i s 一1 6 。能够水解断裂d n a 的配合物，其金属离子大多也都能与骨架上 的磷酸报的氧擐子配位，以共价键结合 1 7 - 1 8 。 二插入结合( i n t e r c a l a t i r ei n t e r a c t i o n ) 古有平面芳香环结构的忧台物能以芳香环平两插入到d n a 分子中，弗与d n a 分子中的碱基对重叠。其圭要是靠氢键、范德华力和大环的“一n 堆积作用而稳 定 19 】。这种插入结合是较重要的结合方式，因现已发现某些抗癌药物的作用机 理与插入结台有关 2 0 2 2 j 。当配台物以插入方式与d n a 结合时，还会引起配合 物的一系列光物理性质的变化，如化台物紫外可见吸收峰的强度减弱、最大吸收 峰红移和荧光强度增强等现象 2 3 - 2 5 。同时，由于配合物的插入，也会导致d n a 的熔点升高、粘度增大等。这也是检验酉己台物是香插入d n a 的重要手段 2 6 2 8 。 三沟面结合( g r o o v e - f a c ei n t e r a c t i o n ) 缀多蛋白质与d n a 的特异性结台是通过d n a 的丈淘区作用的，而小分子化合 物一般在小沟区与d n a 结合，主要是依靠氢键和碱基的疏水性起稳定作用 2 9 3 l 】。配合物以这种方式与d n a 作用时，引起光谱变化较小，d n a 的糙度变 化不孵显。 四静电作用( e 1 e c t r o s t a t i ci n t e r a c t i o n ) d n a 是带负电荷的多聚雕离子，通常以钠盐形式存在。带正电荷的配台物通 常在外层与d n a 发生静电作用 3 2 3 3 。 以上几种作用方式，通常不是孤立存在的，视配合物的形状或类型的不同而 不同。有的配合物与d n a 作用时，可有两种作用方式同时存在；有的甚至可有三 种作用方式若存一如带有插入平面的正电荷配合物与d n a 作用时，除有捅入作用 外，还有静电作用 3 4 - 3 6 ；带宥插入平面的正电荷配台物，还能与d n a 碱基有 配位作用时，就会有插入作用、静电结合和共价结合三种作用方式同时存在 3 7 - 4 0 ，这无疑会增加配台物对d n a 作用的作用强度和作用的选择性， 1 4 金属配合物断裂d n a 的作用原理 中山大学博士论文带悬垂芳香环的开环铜 i d 配合物的台战曼其与d n a 作用的研究 d 黼的损伤如果得不到修复，可能导致基凼的突变、致瘫和遗传性疾病等， 因此，对s 识别断裂d n a 昀过渡盘璃配台物的研究芷； 起人们盼极大兴趣。在此 基础上发展起来的合成化学核酸酶就可能是某些疾病魄寄效治疗试剂 4 卜4 4 。 传统的限制性内切酶虽然能在特定位点切割d n a ，但其识别位点仪为4 8 个核 苷酸，而且还只能在数日有限的位点切割d n a 。这就限制了基因工程技术的进一 步发展。合成化学棱酸酶刚克服了限制性内切酶识别序列短和天然专一性的限 制，它们既有限制性内切酶的高度专一性叉能在人们预计的任何位点断裂d n a ， 可用子基因分离、染色体图谱分析、大片断基困的序列势橱双及d n a 定位诱变、 肿瘤的基因治疗等领域。 1 4 1 化学核酸酶的组成 限制性内切酶之所以能特异性的切割d n a 分子，是因为它们能特异性地识别 特殊核苷酸序列，并由酶分子中的化学基团催化断裂d n a 分子。因此，由结构决 定性质的理论可知，台成的化学核酸酶就应由两部分构成：一是d n a 识别系统。 由可以识别d n a 分子上莱段特定的核替酸序列的某种分子组成，主要有多驮、矾a 结合蛋白 4 5 4 6 、寡聚脱氧核苷酸 4 7 _ 4 9 和一些药物 5 0 】等。它们通过非共价 键与核酸分子上的特定碱基序列、d n a 的二缓结构的特定区域识别结合，形成超 分子体系，并由此确定对d n a 的断裂点和断裂产物。二是化学断裂系统。它通常 是一个小分子过渡金属配合物，如f e ( e d t a ) 、c u ( p h e n ) 。、r u 配合物和水溶性金 属卟啉等。_ 者通过共价键连接到一起，协同作用，使该定点断裂试剂能在d n a 分子的特定部位将其断裂。 1 。4 2d n a 的氧化断裂 绝大部分化学核酸酶的断裂系统是通过氧化还原机理起作用的。氧化性断裂 常需要加入如过氧化氢等辅助试剂或用一定频率的光照射，生成原子氧或羟基自 由基等活性物种，使化学核酸酶以氧化作用攻击核糖环或碱基，产生各种氧化产 中山大学博士论文带悬垂芳香珲的开环锅f m 就台耪的台成投其与d n a 作用豹研究 物，直到引起d 姒的单链或双链发生断裂 5 卜5 2 。接此机理断裂d n a 存在较多 缺点：( 1 ) 往往需要加入氧化还原括性的辅助物蕊。增加7 体系的复杂往。( 2 ) 自由基对生物体有毒副作用，所以对用于活体细胞内的研究或是作为药物等都不 利。( 3 ) 由于所产生豹自由基很易扩散，会在多个位点造成切割，因此其该断裂 系统的定点切割试剂的序列专一性会受到影响。( 4 ) 往往在断裂时能破坏碱基或 糖环，所产生的碎片末端结鞫不同于水解酶所产生的末端结构，因此它们不能再 用连接酶连接而饭难被进一步幂j 用。由于涮a 氧化断裂所产生的自由基的高反应 性和扩散性，其特异性一般较差，反应难以控制，辅加因子多，产物种类也较多， 因丽大大限制了其应用前景。 1 4 。3d n a 的水解断裂 以农解机理断裂d n a 的试剡一般颁与d n a 结合并相互作用，通常是配合物中 的金耩离子直接或闽接地与d n a 双螺旋链上磷酸= 酯的氧阴离子配位 5 3 ，使磷 酸二醋键活化，通过进攻磷酸二鞴键引起水解或酯转移反应，从而导致9 n a 链断 裂【5 2 】。其断裂桃理与天然孩酸酶类戡雨具很多优点：( 1 ) 不祷加入氧化还原性 的辅助试剂，对生物体的毒害性小。( 2 ) 这类试剂不产生易扩散的自由基，因此 有 0 其断裂的专4 性。( 3 ) 生成的碎片其有3 一羟基和5 一磷酸木端，且碱基 和耱环不会被破坏，因此可跌用连接酶连接起来而被进一步和j 用。由此可见，以 水解机理的断裂试剂可作为最佳的切割系统，在该断裂系统上以共价键连接上 d n a 的识别系统，更有利予合成出理翘的人工棱酸酶。 1 4 4d n a 断裂模式的确定 当种化学核酸酶与d n a 作用引起9 n a 断裂时，它是以氧化j ；! ；原断裂模式或 是以水解断裂模式起作用的，通常可按下到方法进行确定：一是控制严格的无氧 实验条件i 二是分析反应产物；三是加入自由基清除剂。假著断裂是以氧化还原 模式进行的，则在严格的无氧实验条件下消除了氧化还原物种，断裂反应应当 巾山大学博士论文带悬垂芳香环的开环铜( ) 配台物的台成5 乏其与d n a 作崩的研究 受阻而小能发生。f u j i