圆二色谱的原理和应用

.,圆二色谱,.,圆二色谱的原理,平面偏振光通过具有旋光活性的介质时，由于介质中同一种旋光活性分子存在手性不同的两种构型，它们对平面偏振光所分解成的右旋和左旋圆偏振光吸收不同，出射时电场矢量的振幅不同，再次合成的偏振光不是圆偏振光，而是椭圆偏振光，从而产生圆二色性。圆二色性常用椭圆度表示，是平面偏振光离开样品池的角度。,.,圆二色谱仪的装置,整个装置在氮气保护下进行，光源是氙灯，通过单色器后变为单色光，经过起偏器后变为线偏振光，线偏振光经过光电调制器分为左右圆偏振光，再经过具有光学活性的试样，试样对左右圆偏振光的吸收不同，从而合成椭圆偏振光，表现出圆二色性，在检查器上表现出圆二色谱图，为纵坐标，为横坐标。,.,圆二色谱的应用,圆二色谱在测定小分子化合物与DNA相互作用方面的研究，主要是DNA与配基(包括小分子和蛋白质等大分子)相互作用。圆二色谱可以测定DNA和蛋白质的空间结构，DNA的圆二色谱是由其骨架结构中的不对称糖分子和由这些糖分子的构型决定的螺旋结构所产生的，根据配基对原有的DNA圆二色谱信号的影响,以及诱导产生的圆二色谱新信号(ICD)的不同特点,不仅可以得知配基与DNA具有相互作用,还能推断配基与DNA结合的不同模式。小分子与DNA相互作用的典型方式有3种:嵌入、沟结合和烷基化/金属化。,.,很多与DNA结合的配基本身无手性、无光学活性,而与DNA相互作用后,使该配基的构象发生了改变,成为具有手性的空间排列,也可以通过和DNA碱基的电子跃迁偶极矩间的偶合而产生CD信号,称为诱导的圆二色谱。在小分子与DNA混合样品的CD谱中,如观察到ICD的吸收带即表示该配基与DNA存在着相互作用。,.,根据DNA与配基相互作用产生的ICD的不同特征,可以对配基与DNA的作用方式,以及DNA分子的几何形状进行定性的、经验性的推测。DNA嵌入剂一般表现为强度最大不超过10的ICD信号,如果ICD的信号较强则表示配体与DNA小沟发生了结合(图3)。,.,如果配基的电子跃迁偶极矩方向平行于碱基对的长轴方向,则ICD信号为正，表示该分子的长轴与短链DNA的碱基对间处于平行的几何位置（图A），如果垂直于碱基对的长轴方向,ICD为负，表示该分子的长轴与短链DNA的碱基对间处于垂直的几何位置（图B）。圆二色谱可作为新药研究中辅助筛选的工具，300nm以上的ICD峰可以用来定量分析药物与DNA结合的强弱,这种现象可应用于筛选以DNA为靶点的与DNA相互作用的药物。300nm以下的ICD是对DNA原正负峰的影响,也有望用于此类筛选。,.,圆二色谱对水稻巯基蛋白酶抑制剂的研究,天然态CPI的圆二色谱(CD谱)显示206nm和222nm的双负峰，木瓜蛋白酶的CD谱则218nm处负峰210nm、222nm处的负肩，当CPI与木瓜蛋白酶以等摩尔数结合后,此时的CD谱呈现208nm、218nm处双负峰,极值下移,说明蛋白质的结构发生了变化。CPI的结合部位被酶完全占据时,CPI的构象亦发生变化,使之不再结合和抑制木瓜蛋白酶,从CD谱来看表现为复合物谱峰的明显不同,其实质是二者构象变化的共同贡献.,.,.,可以看出