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1、-生物小分子与DNA相互作用的光谱及二维核磁的研究.---生物小分子与DNA相互作用的光谱及二维核磁的研究.---生物小分子与DNA相互作用的光谱及二维核磁的研究.---生物小分子与DNA相互作用的光谱及二维核磁的研究.---生物小分子与DNA相互作用的光谱及二维核磁的研究.---【摘要】：癌症是目前危及人类生命的最主要疾病之一,在当今世界的疾病中,癌症的致死率要占到25%左右。科学家历经数代人的艰辛努力,正花很大力气来攻克这个危害人类健康的堡垒。目前治疗癌症普遍使用两种方法:一种是化学疗法;另一种是放射元素治疗;简称化疗和
2、放疗。在化疗的过程中几乎所有的抗癌药物在杀伤癌细胞的同时也杀伤正常细胞。同样,放疗也会因为放射线在治疗癌症的同时给身体带来一定的伤害。因此,提高抗癌药物的选择性、研制开发高效低毒的抗癌药物就成为科学家们关注的焦点。对于治疗癌症我们还有第三种路径可选择,那就是从基因水平上治疗。分子生物学和分子药理学的发展使人们能够从基因水平理解某些生命现象,并通过分子设计来寻找灵敏的核酸探针和有效的治疗药物。绝大多数抗癌剂在生物体内的靶点是DNA分子,其作用方式大致分为三种:(1)药物与模板DNA形成非共价复合物,主要与DNA以氢键相结合。当
3、双链开始解离时,药物也随之从DNA上脱离。(2)药物与模板DNA形成共价复合物,主要与DNA以共价键相结合。若介于DNA的双链之间,则在双链之间形成交联,从而妨碍DNA双链的拆开。(3)选择性地与DNA结合,DNA双链结构变得不稳定,引起单链或双链断裂,降解模板DNA。由此可见,对DNA特定序列的断裂,应是抗癌剂高效杀灭癌细胞又保护正常细胞的主攻方向。人类基因组序列的揭示,为DNA特定序列的断裂提供了基础。研究表明,作为基因载体的DNA在聚合酶的错误复制、化学污染的侵袭、药物的滥用及电磁辐射的损伤下会产生碱基错配,通常细胞内
4、的修复系统会及时将其修复,可一旦修复不成功,碱基错配将导致子系DNA的诱变,引发各种分子病,例如癌症等等。因此,作为分子病检测诊疗技术基础的DNA错配识别体系的开发和研究具有重要意义。由于小分子与核酸的键合能力非常强,而体积又小,易通过细胞膜进入细胞内部,直接与核酸作用,所以国际上已有很多课题组在研究小分子对核酸的识别,已经取得很大进展。核酸识别体系与核酸的作用方式有共价键合与非共价键合,如抗癌药物顺铂与核酸的作用为共价键合。而非共价键合的识别体系又分为两种,一种称为沟键合剂,其形状基本与核酸的大小沟互补,靠范德华力或与碱基
5、形成氢键,在核酸的大沟或小沟处键合,如Distamycin,SN7167以及多胺类化合物;另一种称为插入剂,通常含有异环平面大配体,插入到核酸碱基对间,这种作用使得DNA的构型发生很大变化,如抗癌药物Nogalamycin(诺加霉素)以及本课题组和计亮年院士课题组一直研究的惰性金属多吡啶类混配配合物。美国的Barton教授课题组曾合成了一种铑的配合物[Rh(bpy)_2(chrysi)]~(3+),该配合物以插入方式与DNA键合,对单碱基C:C错配具有特异选择性。伯明翰大学Hannon教授课题组又发现了一种新的药物-核酸作用
6、模式,即药物在“三向连接DNA(3-wayDNAjunction)”的中心处键合,该工作已在AngewandteChemie(2006volume45issue8pages1227-31)上发表。著名的生物化学家StephenNeidle多年来一直致力于研究小分子对核酸的识别及抗癌药物的设计,在其新著的《NucleicAcidStructureandRecognition》中也详细介绍了小分子对核酸的识别。我们课题组在研究中也发现了许多更有意义的切入点。特别值得提出的是,在所有的碱基错配中,剪式G:A错配构型多样,是最难识别
7、和修复的,已有的研究结果表明,含剪式G:A错配的DNA比正常的B型DNA有较宽的小沟,而且核苷酸A从链内滑移出来,与互补链的核苷酸A形成交联堆积。因此本论文着重于设计合成并筛选出几种对G:A错配具有特异选择性的识别体系,并研究它们与这类寡聚核苷酸的精细、确切的作用情态。为分子病的检测提供某些实验和理论依据;由于不同的错配对应于不同的错配识别体系。DNA错配识别体系大都是一些含有芳香大环配体的手性金属配合物。其相互作用有不少的难点:其一,尽管核酸构型的多样性已逐渐被人们认识,但由于研究方法的局限性,目前对这一领域的认识还不完善
8、、不系统、甚至不同的研究方法得出的结果也不同,因而对它们的识别研究是十分复杂的;其二,由于体系的相互作用是在溶液中的动态过程,通常是用光谱法研究它们与DNA或寡聚核苷酸的作用,而这种研究得出的直接信号是光谱的红移紫移、增色减色,得到的是一些现象学的间接结果,很难确证;鉴于以上两个原因,我们
