化学生物学第七章化学物质和核酸相互作用.ppt

影响RNA功能的各种化合物结构 随着基因组计划的完成，生物信息学的迅猛发展，分子进化理论和研究方法的不断完善，组合化学技术，以及药物高通量筛选技术的建立都为结合靶RNA分子药物的研制提供了理论储备和技术支持。 RNA功能基因组研究的深入，对RNA结构功能的新认识为研制以RNA为分子药靶的新一代小分子药物提供了机遇和挑战。 更重要的是结合靶RNA的药物可能获得在蛋白质水平达不到的治疗效果，比如提高蛋白质表达量。 THE END OF CHAP 7 ! ⑤二苯脒类分子 Berenil[1,3-二(4-脒基苯基)-三氮烯]具有抗原生物活性和抗菌活性。Ｘ晶体衍射实验表明：它是通过其脒基与胸腺嘧啶的O(2)或腺嘌呤的N(3)之间的氢键结合在DNA的小沟Ａ/Ｔ富集区。 1,5-二(4-脒苯酚基)戊烷可以与双链DNA结合(主要识别A/T碱基对，识别序列的长度约4个碱基对)，并具有治疗肺炎的临床效力。不过它引起低血糖或白血球缺少症，限制了在临床的推广。 DAPI DAPI(4?,6-二氨基-2-苯基吲哚)，它被广泛应用于染色体DNA的荧光标记。 它是一个典型的DNA小沟Ａ/Ｔ富集区结合分子，但它也能嵌入结合在Ｇ/Ｃ富集区(Ｇ/Ｃ区结合力不如Ａ/Ｔ区)。 DAPI通过脒基上的氮原子与环外鸟嘌呤的氨基形成氢键，来有效识别Ａ/Ｔ富集区中5?-GGCGAATTCGCG-3?序列和5?-GGCCAATTGGG-3?序列。 ⑥寡糖的衍生物 Calicheamicin ?1I(CLM)是含寡糖的天然抗生素，它既能结合在DNA小沟区，同时也对DNA进行切割。 CLM主要由两部分构成：一是烯二炔部分，它在一定条件下能切割DNA；另一部分是寡糖，对DNA的识别主要由寡糖部分完成，其中芳环上的碘对于序列选择性具有重要的作用。 研究表明：CLM能较好识别DNA中的四碱基序列：5?-TCCT-3?，5?-TCTC-3?和5?-TTTT-3? 。 ⑦寡聚酰胺 受偏端霉素结构的启发，Dervan合成了以寡聚酰胺为模板的DNA识别分子。为了让寡聚酰胺分子能与GC碱基对有效结合，合成了ImPyPyDp分子(Im=N-甲基咪唑；Py=N-甲基吡咯；Dp=N，N-二甲基丙胺)。 它以2∶1的比例、反向平行地与DNA小沟区的(A/T)G(A/T)C(A/T)序列结合。 以此现象为基础，Dervan通过研究提出了寡聚酰胺识别DNA的配对规则:反向平行成对的Py/Im特异识别C-G碱基对，而Im/Py识别G-C碱基对；反向平行成对的Hp/Py(Hp=N-甲基-3-羟基吡咯)特异识别T-A碱基对，Py/Hp识别A-T碱基对。 Ｘ晶体衍射实验表明：在Im/Py与G-C碱基对之间共有三个氢键，其中咪唑环的N(3)与鸟嘌呤环外的氨基之间有一个氢键；而在Hp/Py与T-A碱基对之间共有三个氢键，其中Hp与胸腺嘧啶的O(2)之间有两个氢键。 在2∶1的寡聚酰胺-DNA复合物模型的基础上，Dervan等又设计了发夹状(hairpin)的寡聚酰胺(通过?-氨基丁酸或β-丙氨酸将两条反向平行寡聚酰胺链的C端与N端连结起来)。这种“头对尾”的头针状寡聚酰胺的序列选择性和亲合性优于两条独立的反向平行酰胺链，相对于独立的两条寡聚酰胺链，头针状寡聚酰胺与DNA的亲合性提高了约400倍 。 3．嵌插结合 在经典的嵌插模型中，由于嵌插部位的形成引起碱基对分开，螺旋伸长0.34nm，这正是典型的芳香系统的厚度。 由于嵌插，螺旋解链，造成螺旋扭转角减小，不同结构的嵌插剂对不同的DNA序列造成的解链程度也不同。乙锭及丙基哌啶与DNA嵌插时解链角为26?，丫啶及丫啶橙解链角则为17?，而柔红霉素及阿霉素则是每个结合分子令DNA解链11?。一些药物分子正是通过嵌入DNA，令DNA构象发生改变，使其不能或不易复制，而显现出抗肿瘤、抗病毒活性的。 (1)经典的嵌插结合 临床上广泛应用的抗癌药阿霉素及柔红霉素，二者均为典型的DNA嵌插剂，它们能够嵌插在DNA小沟区，与GC部位结合，随之氨基糖伸向内部且基本上填充了小沟区。柔红霉素特别容易与B-DNA结合，表现出对DNA不同构象的识别特异性。 由于小分子药物嵌插造成了DNA双螺旋的解链和伸长，DNA溶液的粘度在加入药物后逐渐增大，这是嵌插结合方式的一个重要特征。 用紫外或可见光测定发现，嵌插结合常常引起减色效应，使最大吸收波长向长波长方向移动，出现等吸光点。 在荧光测定中可观察到由于嵌插作用所产生的荧光淬灭现象。根据所得到的光谱滴定数据，可以测定配合物表观稳定常数、结合位点数等。 嵌插剂分子芳香环上电性环境的改变也会造成嵌插部位芳环原子的1H NMR谱的化学位移向高场方向移动，同时由于弛豫时间的改变，谱峰明显加宽。 嵌插结合方式的特征 (2)双嵌插结合 双嵌插剂