电子激发态铜卟啉与DNA作用的共振Raman光谱研究

水溶卟啉作为光敏剂很可能在将来广泛应用于癌症的诊断和治疗中,是一种很好的抗癌药物模型化合物,因此从分子水平阐明卟啉与DNA作用机理,是近年来吸引人的重要课题.1990年,Lupin等人用位于卟啉Soret带和Q带的峰值功率较高的脉冲纪光共振纪发卟啉naman谱,研究卟啉与DNA相互作用时发现,水溶铜卟啉与DNA形成了纪发态复合物(exciplex),而其它金属卟啉衍生物则都不行.随后进一步的研究表明:(1)这种瞬态复合     

基于纳米通道分析技术的电流检测系统

<正>纳米通道单分子检测技术受启发于Coulter计数法与单通道离子电流测量技术,自被提出以来得到了迅速的发展,受到了国内外广泛关注.作为一种研究单个分子行为的技术手段,纳米通道技术已经应用于研究DNA损伤、分析单个多肽结构及蛋白质构型、探测识别单个DNA与靶分子间相互作用、有机小分子化合物和水体中金属离子超灵敏检测等方面,通     

含卤有机化合物与甲状腺素转运蛋白相互作用的卤代效应

甲状腺素(thyroid hormones,THs)干扰物(thyroid disrupting chemicals,TDCs)能与THs竞争甲状腺素转运蛋白(transthyretin,TTR)的结合位点而影响THs体内平衡.TDCs结构中的卤素基团是影响TDCs与TTR相互作用的关键性结构因子.本研究分析了卤代化合物与TTR的复合物结构和卤代化合物与TTR的相互作用势(logRP),发现卤键和卤氢键、诱导效应和疏水效应是影响有机卤化合物与TTR相互作用的关键因素.卤键(主要是卤氧键)和卤氢键的形成,增强了有机卤化合物与TTR的相互作用.对可电离化合物,诱导效应是卤素基团影响logRP大小的重要因素,疏水效应是卤素基团影响多溴联苯醚(PBDEs)等不可电离化合物与TTR相互作用的主要因素.     

含硫化合物抗輻射作用的电子自旋共振研究

近年来,应用电子自旋共振研究电离輻射防护机制陆續有些报导。A.Norman和W.Ginoza观察了氨基酸与含硫化合物分子間的相互作用。W.Gordy等和T.Henriksen等对蛋白貭与含硫化合物之間的能量轉移进行了研究。     

基于DNA G-四链体识别的抗肿瘤分子筛选及结构设计研究进展

以生物靶分子为基础进行抗肿瘤药物先导化合物的筛选是抗肿瘤药物研究的热点之一. DNA G-四链体结构的发现和现代分子生物学技术对其与癌症关系的揭示, 为目前抗肿瘤药物研发提供了一个新的契机. 能够诱导DNA形成G-四链体结构或者与G-四链体特异性结合并使之稳定的化合物有望抑制肿瘤细胞的生长, 从而达到抗癌的作用. 以G-四链体为抗癌药物作用靶点对化合物进行筛选和结构设计是目前化学家和生物学家的关注点. 本文旨在针对靶向G-四链体的抗肿瘤分子筛选、结构设计以及抗肿瘤药物开发三个方面的最新研究进展进行综述. 首先, 介绍两种基于G-四链体对其配体结构特异性识别而对化合物进行结构筛选的研究方法: 基于核磁共振进行抗肿瘤化合物筛选方法以及计算机虚拟筛选. 其次, 从化合物与G-四链体之间静电相互作用方面来进行G-四链体配体的结构设计, 主要包括以下4种类型: (1) 原位胺的质子化; (2) 通过杂环芳香族化合物上的N-甲基化; (3) 中心金属离子的存在; (4) 不带电荷的化合物. 最后, 对目前基于G-四链体为抗肿瘤作用靶点、已经走向临床实验的CX-3543, AS1411两个抗肿瘤药物的开发与作用机制进行介绍.     

光谱法研究聚酰胺-胺型树枝状高分子与DNA的相互作用

应用溴化乙锭(EB)为探针, 通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱, 并结合红外显微镜技术以及圆二色谱等方法研究了以乙二胺为核的聚酰胺-胺型(PAMAM)树枝状高分子与鱼精DNA的相互作用. 结果表明, PAMAM树枝状高分子能够与鱼精DNA形成结构稳定的复合物, 而且这种复合物的形成能够诱导DNA二级结构发生变化, 从而降低EB与DNA的结合程度. 由Scatchard模型研究G5 PAMAM树枝状高分子与鱼精DNA的相互作用, 我们得到二者的结合常数为2.53 ´ 10⁴ mol/L^-1.     

pBR322质粒DNA的原子力显微镜成象及剪切研究

研究DNA分子间和分子内相互作用力,可以帮助人们了解DNA分子的结构及其功能.由于对这些相互作用力进行直接测量时,不仅需要控制体系的稳定性,同时外加作用力又不能对体系产生影响.因此,目前只是利用X射线,光散射和核磁共振等手段对作用力进行直接的物理或热力学测量.虽然渗透压技术已经应用到DNA双螺旋非特定分子间力的测量,但对于具有特定取向的复杂分子相互作用,就需要在单个分子间进行直接测量.原子力显微镜(AFM)可以检测到10~(-14)N数量级的针尖-样品相互作用力,横向分辨率可达0.01nm,而接触面积只有10nm~2,并且可以在近生理溶液条件下操作,因此它是非常适合研究DNA分子间相互作用力的.事实上,利用AFM研究Biotin-streptavidin体系中的单个分子间相互作用以及DNA双链间的相互作用力已有报道.     

有机污染物的混合毒性QSAR模型及其机制研究进展

环境有机污染物的联合暴露是一条普遍规律.化合物定量结构与活性相关研究(quantitative structure-activity relationship,QSAR)模型是研究有机污染物毒性的重要方法.本文以有机污染物的混合毒性及其机制研究为主线,将化合物按照毒性作用方式分为3类:非极性麻醉型、极性麻醉型和反应性化合物,并概述了3类化合物基于毒性作用机制的混合毒性QSAR模型.简单综述了非极性麻醉型化合物混合毒性的定量预测方法,发现非极性麻醉型化合物的毒性预测方法最为简单,仅由混合体系的总疏水性决定,可通过统一的QSAR模型预测;概述了极性麻醉型化合物混合毒性的定量预测方法,指出极性麻醉型化合物的混合毒性由混合体系总疏水性和氢键效应共同决定;重点解析了反应性化合物的混合毒性QSAR模型,发现由于反应性化合物作用机制较为复杂,目前仍缺乏统一的混合毒性定量预测方法.进一步从混合物组分、化合物之间相互作用和化合物与靶蛋白的相互作用3方面入手,综述了反应性化合物混合毒性QSAR模型的最新研究进展.最后指出,采用基因组学和代谢组学等更为先进的实验手段进一步揭示化合物的分子生物学机制,进而建立更为通用的有机污染物混合毒性预测方法是今后发展的方向.     

DNA与非离子表面活性剂复配体系水溶液聚集行为

自组装构建DNA的纳米复合物以提高其基因治疗效果,是目前化学、生物和医药学交叉领域的一个研究热点.本文研究了非离子表面活性剂十二烷基聚四氧乙烯醚(C_(12)EO_4)与DNA之间弱相互作用构筑的复配体系溶液聚集体,探讨了复配溶液聚集体的组装结构、相结构转变与性能.通过温度改变控制DNA与C_(12)EO_4相互作用过程,确定了复配体系溶液聚集体结构的可控转变,建立了一种可控的组装方法.研究结果对DNA与表面活性剂复配溶液聚集体的性质与结构的组装规律具有重要意义.     

抗癌药物ACM与DNA相互作用的紫外共振拉曼研究

ACM(Adacinomycin如图1示)是蒽环类抗菌素,对许多肿瘤有抗癌活性,并且比其衍生物,临床广泛使用的阿霉素(Aclriamycin,ADM,如图1示)心脏毒性低。人们已用电子吸收光谱、荧光和~(31)P核磁共振以及共振拉曼(共振增强ACM蒽环色团的拉曼谱)研究了ACM与DNA相互作用,结果表明ACM色团插入DNA的T-A位置。至今尚未用紫外共振拉曼光谱(UVRRS)研究过ACM与DNA相互作用特性。本文用274nm紫外激光共振增强DNA碱基的拉曼光谱(而不受ACM拉曼光谱的干扰),从DNA拉曼光谱在与ACM作用前后的变化分析得出相互作用特性。     

单个DNA分子光敏断裂过程的观察

利用荧光显微镜和冷却CCD记录单个拉直的lDNA分子在光照下逐渐断裂的动态过程. lDNA分子经高效的YOYO-1染料染色后, 用分子梳技术拉直, 并使DNA链的若干局部点固定在APS修饰的玻片上. 在蓝光的照射下, 观察lDNA的断裂和断裂后的弹性回缩过程. 结果表明, DNA构象的变化以及水分子的作用, 有可能使DNA在光照的作用下更加容易断裂. 此技术将在研究DNA弹性、DNA与染料相互作用以及肿瘤治疗中起一定的作用.     

主体分子型非病毒基因载体的基础应用

设计并制备了一种新的具有分子探针功能的主体分子型非病毒载体-邻菲啰啉-b-环糊精衍生物主体分子(DZY-1), 应用凝胶电泳法研究探讨了DZY-1与DNA相互作用及客体分子对该主体分子诱导DNA凝聚的影响; 并进一步研究探讨了单一主体分子、主/客体分子配合物诱导DNA分子凝聚和聚合所形成的超分子聚合物抗限制性内切酶(HindⅢ)酶解的特性. 应用扫描电子显微镜(SEM)观测到该主体分子、主/客体分子配合物与DNA分子相互作用形成超分子聚合物的微观结构形态. 阐述了其作为非病毒基因载体可能的传递机制, 为设计、制备新的非病毒基因载体提供了一种新途径.     

DNA-NH_2酰化反应:分子量还是结构占主导地位?

DNA的化学修饰可以使DNA分子具有其他功能,如构建DNA编码化合物库(DNA-encoded chemical libraries,DECLs)、制备用于生物传感的DNA探针、提高DNA适配体的结合活性等.对DNA化学修饰反应效率已有的研究集中在对反应条件(溶剂、温度等)的优化,为了确定影响修饰效率的重要因素,我们以DNA-NH_2的酰化反应为模型进行了系统研究.结果表明,影响DNA-NH_2酰化反应的主要因素是DNA和酰化试剂的分子量.相反,DNA的结构在反应中起着次要的作用.     

2,6-萘二甲酸二甲酯及其高聚物的激基复合物的荧光光谱

pH对氨基酸的荧光光谱有较大的影响已是众所周知的事实,但有机酸和无机酸对非电离型的有机化合物荧光光谱的影响是近十年来才开始研究的课题。而其相互作用的机理尚不清楚。1969年,Smith报道甲氧基苯的荧光可以被酸淬灭,并用同位素交换法证明在激发态有质子交换。1978年Bunce等人研究了一系列化合物与三氟乙酸之间的相互作用,发现三氟乙酸能淬灭这些化合物的荧光。因此提出了这些化合物能与三氟乙酸形成激基复合物     

蛋白质核酸分子在固体介质中能形成专一结合的复合物

为阐明生命活动的一些基本过程,如DNA复制、重组及基因调控等,归根结蒂,需要对蛋白质核酸的相互作用有详尽的了解。近年来用凝胶电泳定量研究蛋白质核酸的相互作用已有重大突破,所用方法非常灵敏,蛋白质和核酸的浓度只需10~(-12)—10~(-14)mol/L。其基本原理如下:一般先将有关的DNA片段用放射性同位素标记,然后用它与细胞抽提物混合,细胞抽提物中能与DNA专一结合的蛋白质就与DNA形成蛋白质核酸复合物,它在凝胶电泳中     

水脂兼溶杯芳烃主体化合物合成及其包合性能

选择合适的模型体系研究主-客体相互作用有助于从分子水平上揭示生命过程中复杂的化学反应.环糊精和冠醚是研究较多的主体化合物和模拟酶.环糊精具有一个疏水性穴腔和亲水性外壳;而冠醚则有亲水性穴腔和亲油性外缘.杯芳烃是近年来发现的一种新型主体化合物,它能与多种金属离子、有机分子和离子形成主-客体包合物,被称之为继环糊精和冠醚之后的第三代主体化合物.但由于杯芳烃的水溶性很差,限制了对它们的研究和应用.为了制得水溶性杯芳烃,许多作者将羧基、磺酸基或胺基引入杯芳烃,但上述杯芳烃衍生物     

原子力显微镜(AFM)研究转录因子与DNA顺式作用元件间的特异性相互作用力

用原子力显微镜研究了转录因子ZmDREB1A与顺式作用元件DRE(脱水应答元件)的特异性相互作用.ZmDREB1A与核心序列为ACCGAC的DRE元件和核心序列为AGCCGCC的ERE元件(乙烯应答元件)间相互作用力的比较结果表明,ZmDREB1A能特异地结合DRE元件,而与ERE元件间无特异性的相互作用.另外,通过泊松统计的方法计算出ZmDREB1A转录因子与DRE元件间的单分子相互作用力为999pN.研究结果表明,原子力显微镜可作为一种灵敏、可靠的方法来研究转录因子与DNA顺式作用元件间特异性的相互作用力.与传统的凝胶阻滞实验相比,原子力显微镜在转录因子的功能分析上具有耗样量低、灵敏度高、无需放射性标记等优势.     

原子力显微镜(AFM)研究转录因子与DNA顺式

用原子力显微镜研究了转录因子ZmDREB1A与顺式作用元件DRE(脱水应答元件)的特异性相互作用. ZmDREB1A与核心序列为ACCGAC的DRE元件和核心序列为AGCCGCC的ERE元件(乙烯应答元件)间相互作用力的比较结果表明, ZmDREB1A能特异地结合DRE元件, 而与ERE元件间无特异性的相互作用. 另外, 通过泊松统计的方法计算出ZmDREB1A转录因子与DRE元件间的单分子相互作用力为99±9 pN. 研究结果表明, 原子力显微镜可作为一种灵敏、可靠的方法来研究转录因子与DNA顺式作用元件间特异性的相互作用力. 与传统的凝胶阻滞实验相比, 原子力显微镜在转录因子的功能分析上具有耗样量低、灵敏度高、无需放射性标记等优势.     

电化学方法研究石墨烯和磷酸三苯酯(TPP)与模拟生物膜间的相互作用

在自然环境中,污染物大多以混合物形式存在,进入生物体后通常会产生联合毒理效应.石墨烯纳米材料具有优良的吸附性能,容易与其他污染物发生相互作用,进而影响污染物的环境行为.磷酸三苯酯(triphenyl phosphate,TPP)分子中含有多个苯环,容易与石墨烯发生相互作用.本文采用电化学方法,研究了石墨烯和TPP与模拟生物膜间的相互作用.结果表明,石墨烯和TPP均可导致磷脂双层膜修饰的金电极的阻抗降低,说明两者均能影响细胞膜的通透性,破坏模拟生物膜的完整性,推测石墨烯和TPP同时存在时可能表现出一定的协同作用,增大对模拟生物膜的破坏程度.透过细胞膜进入细胞的污染物有可能与细胞内的DNA或蛋白质等大分子发生作用,该研究结果可为评价该类污染物的生态风险性提供理论依据.     

利用磁镊研究促旋酶与DNA的结合

促旋酶(gyrase)在原核生物的生命活动中扮演着重要的角色,它是已知拓扑异构酶中,唯一能够向DNA引入负超螺旋的酶.本文中,我们利用磁镊(magnetic tweezers)对促旋酶和DNA的相互作用进行了单分子实时观测.实验发现,在不加入ATP时,促旋酶能够同时与两段DNA(G片段和T片段)结合,但这种结合较弱,施加0.7pN的外力就能逐渐破坏两者的结合;但加入高浓度的诺氟沙星后,促旋酶与DNA的结合明显增强,甚至能够抗衡5.9pN的外力.促旋酶还会影响超螺旋的几何尺度:不加入促旋酶时,DNA超螺旋的几何尺度由DNA所受拉力决定,而加入促旋酶后,超螺旋DNA几何尺度变小,并且主要由DNA与促旋酶的相互作用而不再是所受拉力所决定.而且促旋酶与正负超螺旋的结合能力不同,它更容易与正超螺旋结合.同时,发现促旋酶从DNA上解离的时间符合双指数分布.我们提出的模型能够很好地解释这个分布,并与他人提出的模型的结果进行了比较.