卟啉与dna相互作用.ppt

主讲人：赵婷婷 卟啉与 DNA 的相互作用 ? 卟啉简介 ? 卟啉与 DNA 相互作用 ? 外文文献阅读 一 . 卟啉简介 卟啉是自然界中的一类天然大环化合物 ，由四个吡 咯环通过次甲基相连形成的共轭骨架大环化合物，其 中心的氮原子与金属原子配位即成为金属卟啉配合物。 1. 定义 ? 按物理性质： 水溶性卟啉： 带有正电荷的 meso- 四 (4-N- 甲基吡啶基 ) 卟啉（ TMPyP ） 带有负电荷的 meso- 四 (4- 磺酸基苯基 ) 卟啉（ TPPS ） 非水溶性卟啉： ? 按取代基（与 DNA 相互作用的） 电荷型： 阳离子和阴离子卟啉化合物 两亲型： 卟吩环本身疏水，取代基为非离子型亲水 疏水型： 本身疏水，需环糊精，表面活性剂载体增加水溶性 共价作用 ： 各种碱基的亲核反应和亲电反应，表现为 DNA 的烷基化及 DNA 的链间交联和链内交联等 非共价作用 ： 外部结合：静电结合 沟槽结合 嵌插结合 外部堆积 1. 外部堆积 电荷结合： 卟啉化合物阳离子与 DNA 相互作用结合于带负电荷的 DNA 双螺旋外部 。一般认为，静电结合作用于 磷酸骨架 ，没有 选择性。 沟槽结合 ： 卟啉平面以相对于 DNA 双螺旋链垂直的方式与 DNA 结合 ， 非平面卟啉主要的作用方式 2. 嵌插结合 即平面的或几乎平面的卟啉嵌入 DNA 碱基对之间，其表 面紧挨着 DNA 碱基的芳香杂环，作用力来自芳环的离域 π 体系与碱基的 π 体系间的 π - π 相互作用 3. 外部堆积 卟啉沿 DNA 双螺旋链相互聚集在 DNA 上，是在 DNA 表面 堆积的表面结合 ， 发生在溶液离子强度较高时， DNA 为 卟啉聚集提供模板。 卟啉与 DNA 作用的三种方式 ? G- 四聚体核苷酸作为小分子的治疗靶出现，被称为 小分子 G- 四聚体配体，在核苷酸中由几串 G 组成 ， 与细胞过程有关， G- 四聚体常在端粒酶的、致癌基 因的核酶高敏感启动区域和 RNA 中出现。 ? 药物靶向 in gene promoters or in the 5 - UTR regions ofmRNA ，产物的生成受影响，指导的生 物过程受到阻碍 ? small-molecule G-quadruplex ligands, 被称为 G4-ligands, 可作为 potential anticancer agents 可与 DNA 结合 ： 阳离子卟啉 , meso-tetrakis(4-N- methylpyridiniumyl)porphyrin (H2-TMPyP4) 相互作用 ： 卟啉的外部四重线的 π - π 堆积结合到 G- 四聚体核苷 酸。 影响 ：端粒系统紊乱 ? 无选择性： 卟啉对 G- 四聚体的选择性 ? 吸引力小： 卟啉对 dsDNA 和 G- 四聚体的吸引力非常小 解决方法 ：在卟啉中心引入金属离子 结果 ：调整了亲和力，在选择性上有提高，但配体 的特异性不强 在卟啉的 meso- 位上修饰大的阳离子取代基 porphyrin H2-1, Mn-1 有独特的选择性 卟啉的中心金属离子修饰 ： 并非决定因素，其中心的轴性水分子的存在减少了配 体的稳定性，但增强了 G- 四聚体的选择性 meso- 位上的大取代基修饰 ： H2-1 and Mn-1 尽管存在大的阳离子取代基，仍能 渗透到细胞中，产生细胞效应 ? 研究方法 调查了水溶性的 [CuTButPyP4] 和 [CoButPyP4] 在 Mn2+ 存在条件下的结合特性和动力学参数。 改变 动力学参数得到 Mn2+ 存在条件下 DNA- 卟啉复合 物的 melting-curves 。评估了螺旋环转化焓 ? 证明离子与 DNA 结合分为两个阶段 ： 第一个阶段 (0.001 ＜ [Mn]/[P] ＜ 1) 第二阶段 (1 ＜ [Mn]/[P] ＜ 4 ） 两个阶段的特点 ： 第一阶段： Mn 2+ 和 DNA 磷酸盐反应 成为 [CuTButPyP4] 或 [CoButPyP4] 插入的最佳条 Tm 有很大的增长，但 ΔT 变化很小 第二阶段： 离子与 DNA 的磷酸盐和碱基相互作用 双螺旋开始不稳定，氮碱基中的氢键部分断裂 在卟啉存在时 DNA 的各个不稳定性也相应发生 1). 意义 合成 cationic porphyrin – peptide conjugates 来增 强卟啉的细胞吸收或传送肽部分到核酸附近 2). 合成的四肽 ： Ac-Lys(H-Ala-D-Ala-Ala)-NH2 3). 用四肽连接下列两个种卟啉派生物 ： the tri-cationic meso-tri(4-N-methylpyridyl)- mono-(4-carboxyphenyl)