羟基自由基和鸟嘌呤-胞嘧啶碱基对反应的密度泛函理论研究.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)JuneActaP．一Chim．Sin．2015，31(6)，1007-10141007【Communication】doi：10．3866／PKU．WHXB201504171WWW．whxb．pku．edu．cn羟基自由基和鸟嘌呤-胞嘧啶碱基对反应的密度泛函理论研究李敏杰’刁玲寇莉李重杲陆文聪(上海大学化学系，创新药物研究中心，上海200444)摘要：为了解决年龄衰老、基因突变和癌症等问题，理解DNA的氧化损伤机理非常重要．本文利用密度泛函方法和极化连续介质模型在液相条件下

2、研究了羟基自由基夺取鸟嘌呤一胞嘧啶(GC)碱基对上5个氢原子的反应机理．研究结果表明。所有的脱氢反应路径都是放热过程，热力学上五个脱氢反应路径形成自由基的稳定性顺序是(H2bGC)‘>(GC-H4b)。>(GC—H6)‘>(GC—H5)‘-(H8-GC)。，其中H2b反应路径的能量变化最大，说明该反应平衡时的转化率最高．动力学上，相对于反应复合物的局部反应能垒大小顺序是H2b

3、H2b夺取反应最容易进行，次之是H4b夺取反应，然后是H6和H5．而H8的夺取反应很难发生，和实验观察到的8位加成产物现象一致．关键词：DNA氧化损伤：羟基自由基：鸟嘌呤一胞嘧啶碱基对；反应机理；密度泛函理论中图分类号：O641HydroxylRadicalReactionwiththeGuanine-CytosineBasePair：ADensityFunctionalTheoryStudyLIMin—JieDIAOLingKOULiLIZhong—GaDLUWen-Cong(InnovativeDrugResearch

4、Center,DepartmentofChemistry,ShanghaiUniversity,Shanghai200444,PR．China)Abstract：Toaddressproblemssuchasaging，mutation，andcancer,itiSofgreatimpo~ancetounderstandthedamagemechanismofDNAinducadbyhydroxylradica1．1nthisstudy,theabstractionreactionmechanismofhydroxylra

5、dicalwithguanine-cytosine(GC)basepairinaqueousphaseunderthepolarizedcontinuummodel(PCM)hasbeenexploredbyusingdensityfunctionaItheory(DFT)．TheresultsindicatedthatalItheabstractionreactionsinGCbasepairwerethermodynamicallyexothermic，andthestabilityofdehydrogenationr

6、adicalsdecreasedintheorderof(H2b—GC)>(GC—H4b)。>(GC-H6)‘>(GC-H5)‘一(H8一GC)。．ThereactionenergyofH2babstractionpathwaywasthelowestamongallinvestigatedpathways，thusindicatingthatthereactionconversionof(H2b-GC)。wasthehighest．Inthefivehydrogenabstractionpathways，theIocal

7、energybarrierswithrespecttothecorrespondingreactantcomplexesincreasedinthefoIlowingOrder：H2b

8、etheH4babstracUon，foIlowedbyH6andH5abstractionpathwaysinthermodynamicsandinkinetics．H8abstractionprocesswastheleastfavorablepathway,asconsistentwiththef