小分子与DNA相互作用研究

小分子与DNA相互作用研究 StudiesontheInteractionBetweenSmallMoleculeCompoundsandDNA 核酸是生物体的重要组成物质 储存着大量的遗传信息 与生物的生长 发育和繁殖等重要的生命活动以及癌变等异常生命活动息息相关 许多小分子与DNA相互作用后不同程度地导致DNA分子结构与功能的变化 进而对DNA的基因调控和表达功能产生影响 研究生物小分子与DNA之间的相互作用 在医学 药学及生物学等领域都具有十分重要的意义 作用方式 小分子与核酸结合的部位是核酸的碱基 磷酸骨架和戊糖环 核酸由平行堆积的碱基 聚合的阴离子磷酸骨架以及两条由核酸链形成的大沟 小沟组成了小分子的结合位点 静电作用 是通过药物小分子上带正电荷的基团与DNA双螺旋链上带负电的磷酸骨架之间的一种库仑力 这种结合是一种非特异性相互作用 静电作用没有选择性 沟槽作用 即活性小分子与DNA双螺旋结构中的大沟槽或小沟槽的碱基对发生相互作用 这种结合的作用力是小分子与DNA沟区碱基之间的氢键作用 疏水作用及 电子相互作用的综合结果 嵌插作用 即具有一定平面性的分子嵌入到DNA分子的双螺旋结构中 与DNA碱基对发生作用 当小分子嵌插到DNA碱基对之间后 有的可以直接抑制DNA复制与转录功能 有的则在经过进一步活化后 使DNA断裂受损而影响功能 研究方法 随着小分子与DNA相互作用研究的不断活跃 深入 研究方法也逐渐增多 目前 小分子与DNA作用机理及方式的研究大多应用荧光 紫外 圆二色谱 线二色谱 共振拉曼光谱 伏安分析法 电位法 电化学发光法等手段 可将其归纳为光谱法和电化学法 光谱法 小分子与DNA相互作用后 其结构和化学性质会发生变化 根据这些结构和性质的改变可以判断它们之间的作用方式 进而阐述其作用机理 常用的光谱学研究法有紫外可见吸收光谱和荧光光谱 紫外可见吸收光谱小分子与DNA的相互作用会引起吸收带的红移 或蓝移 现象或增色 或减色 效应 尤其是以嵌插方式结合的分子 光谱变化会更大 并且黏度增大 熔点升高 在260nm左右有最大吸收峰 可以作为DNA及其组分定性和定量测定的依据 荧光光谱法根据相互作用前后荧光强度的变化 对二者作用模式进行判断 溴化乙锭 EB 是较为常用的探测DNA结构的荧光探针 被广泛应用于抗癌药物的筛选和小分子与DNA作用的研究小分子与DNA作用时使EB DNA体系的荧光发生变化 所以测定体系的荧光变化就可辨别药物分子是否与DNA作用以及以何种方式作用 电化学法 电化学分析是根据物质在溶液中的电化学性质及其变化来确定其组成与浓度的分析方法 DNA分子是一种具电活性的物质 其电活性是由DNA碱基所引起的 其中只有G和A既可发生氧化反应又可发生还原反应 而A的还原会破坏碱基间的氢键 因此DNA自身氧化还原的改变主要源于G的氧化还原反应 一般认为 如果外源小分子与DNA发生嵌插作用 小分子的峰电位正移 如果外源小分子与DNA骨架上带负电荷的磷酸基发生静电作用 则其峰电位负移 黏度法 黏度法是研究DNA与小分子作用的常用方法 一般认为DNA的黏度增大是分子以嵌插作用与其结合的重要依据之一 分子嵌入DNA双螺旋内部 会使DNA的分子量显著增大 DNA的长度相对加长 相