光谱法在 DNA 与金属配合物相互作用的研究方面的应用

光谱法在DNA与金属配合物相互作用的研究方面的应用光谱法在DNA与金属配合物相互作用的研究方面的应用报告人：周智

一选题的由来与意义 20世纪80年代中期，研究发现金属配合物与ＤＮＡ的作用时,发现Ｒｕ2+、Ｃｏ3+的八面手性金属配合物具有识别ＤＮＡ二级结构的能力, 从而发展了一种能识别Ｂ型ＤＮＡ的手性配合物探针. 杨频等人用ＥＢ作探针研究了Ｆｅ(ｐｈｅｎ)3Ｃｌ2·6Ｈ2Ｏ等手性金属配合物与ＤＮＡ的作用机理。

近年发现，一些金属络合物如金属席夫碱,在氧化剂存在的条件下, 能够断裂或者键合ＤＮＡ。席夫碱及金属席夫碱化合物是一类抗癌药物,研究抗癌药物与ＤＮＡ的相互作用机理, 对选择核酸酶及抗癌药物的合成具有重要意义。

二主要研究手段 1.紫外光谱法双链DNA分子由于含有芳香性碱基和磷酸根，其紫外光谱在260nm附近有1强吸收峰。DNA的碱基是很多药物与DNA结合的位点。结合药物后，DNA的上述特征吸收峰会发生位移。

金属席夫碱的结构图

对于Mn席夫碱，随着DNA的加入，其吸收光谱发生明显的减色效应，同时其234nm处的吸收峰有2nm的微小紫移。对于Mn席夫碱，随着DNA的加入，其吸收光谱发生明显的减色效应，同时其234nm处的吸收峰有2nm的微小紫移。

2. 荧光光谱法 （1）用溴化乙啶作荧光试剂的原理溴化乙啶(EthBr)能插入双链DNA的碱基之间与DNA发生专一作用，因此其本身荧光强度被大大增强，达100倍，成为测定DNA及各种性质的灵敏试剂。如果某种化合物能与DNA发生类似溴化乙啶与DNA这种作用方式的反应，就会竞争溴化乙啶与DNA体系的荧光，跟踪这一体系的荧光变化，可以判断化合物是否与DNA发生作用。

（2）EB和化合物的竞争实验 EB与DNA发生嵌入作用使其荧光强度大增，而Mn席夫碱与DNA发生类似作用，两者竞争结合位点，减弱EB-DNA体系的荧光。通常以c(compl)/c(DNA)<100为限，荧光值减弱50%作为化合物是否与DNA作用的判据。

由左图可知随Mn席夫碱浓度增加，EB-DNA体系荧光强度减弱，当增至c(compl)/c(DNA)=31.84时，体系的荧光强度已降至48.5%，表明Mn席夫碱嵌入到了DNA双链之间。由左图可知随Mn席夫碱浓度增加，EB-DNA体系荧光强度减弱，当增至c(compl)/c(DNA)=31.84时，体系的荧光强度已降至48.5%，表明Mn席夫碱嵌入到了DNA双链之间。

右图比较了几种席夫碱与DNA相互作用的强弱，其中作用最强的为Co(II)席夫碱，最弱为Zn席夫碱.右图比较了几种席夫碱与DNA相互作用的强弱，其中作用最强的为Co(II)席夫碱，最弱为Zn席夫碱.

（3）KI的猝灭实验 一些物质（如卤素离子、硝基化合物、重金属离子等等）可使荧光猝灭，称为荧光猝灭作用。KI为常用的荧光猝灭剂。通过在有CTDNA（小牛胸腺的DNA)和无CTDNA存在的情况下，KI对Mn席夫碱猝灭情况的不同，可进一步论证Mn席夫碱与DNA的嵌入作用。

由左图知Mn席夫碱的荧光程度随KI的增加快速降低，没有DNA存在时比有DNA存在时降得更快，表明Mn席夫碱嵌入DNA双链中，因受到磷酸基团保护从而使荧光猝灭变慢。由左图知Mn席夫碱的荧光程度随KI的增加快速降低，没有DNA存在时比有DNA存在时降得更快，表明Mn席夫碱嵌入DNA双链中，因受到磷酸基团保护从而使荧光猝灭变慢。

（4）温度的影响 温度对物质的荧光度有一定影响，一般来说温度越高，荧光强度越低，对Mn席夫碱而言随温度升高荧光强度降低，但在Mn席夫碱-DNA体系中，随温度上升，体系的荧光强度先升后降。在较低温度下，DNA双链堆积较为紧密，Mn席夫碱嵌入碱基对中，因而荧光强度较弱，随温度升高，DNA双链堆积程度减弱，荧光强度增强。但当温度升至60摄氏度时，DNA双链几乎完全松散，变性DNA的荧光猝灭保护作用减弱，因而该体系的荧光强度又降低。

（5）其他因素的影响 .pH的影响变性DNA的影响 DNA盐效应

3. 拉曼光谱法 用激光辐射样品时，会发生散射。在散射光谱中，有些光的频率与入射光频率不同，强度要弱得多，其中就有拉曼光谱。共振拉曼效应即当激发激光波长落入分子电子吸收峰附近时，分子振动的拉曼信号强度得到极大增强，约是普通拉曼光强度的104~106倍。

药物与DNA的插入作用可以引起其紫外共振拉曼光谱的缺色性,即拉曼光谱谱峰强度的变化。而与DNA沟槽键联的药物,不仅能引起拉曼光谱的缺色性,而且其光谱还会产生频移。由于共价键联的药物的共振拉曼光谱没有缺色性,因此可以把共振拉曼光谱的缺色性作为区分插入作用和共价键联作用以及沟槽联接作用的依据。药物与DNA的插入作用可以引起其紫外共振拉曼光谱的缺色性,即拉曼光谱谱峰强度的变化。而与DNA沟槽键联的药物,不仅能引起拉曼光谱的缺色性,而且其光谱还会产生频移。由于共价键联的药物的共振拉曼光谱没有缺色性,因此可以把共振拉曼光谱的缺色性作为区分插入作用和共价键联作用以及沟槽联接作用的依据。

目前国际上用共振拉曼光谱方法研究抗癌药物与DNA相互作用的工作十分活跃，其主要研究目的以及发展趋势在于:目前国际上用共振拉曼光谱方法研究抗癌药物与DNA相互作用的工作十分活跃，其主要研究目的以及发展趋势在于: (1) 进一步证实共振拉曼光谱的缺色性是否是插入和沟槽联接的好的判断根据; (2) 利用脉冲激光共振拉曼光谱研究激发态药物与DNA的复合物的结构和谱带特征;

（3） 药物与DNA相互间的弱相互作用,如氢键、库仑力等; （4）通过紫外共振拉曼光谱技术来精确确定药物与DNA相互作用的准确位置；（5）如何使共振拉曼光谱技术实用化等。

三小结 光谱法是研究DNA与金属配合物的相互作用的主要手段。其中主要包括紫外光谱法、荧光光谱法、拉曼光谱法。紫外光谱为吸收光谱，荧光光谱是激发光谱，拉曼光谱是散射光谱的一种，这3种方法各有优点和缺点，一般是结合使用，可以起到互补的作用。

随着各种新激光技术如激光倍频技术、紫外可调谐激光技术等的发展，将有力推动光谱技术在金属配合物与DNA的相互作用和其他生物大分子结构及其与物质相互作用等研究工作的应用。所以，这方面的研究有着光明的前景！随着各种新激光技术如激光倍频技术、紫外可调谐激光技术等的发展，将有力推动光谱技术在金属配合物与DNA的相互作用和其他生物大分子结构及其与物质相互作用等研究工作的应用。所以，这方面的研究有着光明的前景！

参考文献 1. 李来生，王宁晓，黄伟东，王丽萍荧光法研究金属配合物与DNA的相互作用江西师范大学学报（自然科学报） 2001.11 第25卷第4期 2. 廖见培，刘国东，黄杉生水溶性金属席夫碱与DNA相互作用的荧光光谱分析测试化学报 2001.5 第20卷第3期 3. 沈昊宇，包信涛，乐芝凤含d-2-氨基-2-脱葡萄糖的金属配合物与DNA的相互作用的紫外和荧光光谱应用化学 2001.3 第18卷第3期 4. 李蔚，陈五高，梁永茂抗癌药物与DNA相互作用的共振拉曼光谱研究中国激光医学杂志 1998年第7卷第2期

结束语 感谢汪波老师对我的指导和对初稿提出的意见；感谢邵嘉亮和纪庆升同学在powerpoint的制作过程中给予我的帮助；谢谢大家的支持，thanks for your patient ! ! !

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