染料及藥物小分子與人類端粒DNA相互作用的研究.pdf

1、小分子和DNA的結(jié)合模式與DNA自身的轉(zhuǎn)錄和復(fù)制密切相關(guān)，對(duì)它們之間結(jié)合模式的研究能夠進(jìn)一步闡明DNA的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，以及抗癌、抗病毒、抗腫瘤藥物的作用機(jī)理和理解某些常見疾病的發(fā)病機(jī)理等。
　　本論文以分析速度快、方法簡便、成本低、設(shè)備簡單、樣品需求量少的電化學(xué)分析方法為基礎(chǔ)，結(jié)合光譜法詳細(xì)研究了具有氧化還原性質(zhì)的染料及藥物小分子與人類端粒雙鏈DNA(dsDNA)和單鏈DNA(ssDNA)的結(jié)合模式和作用力的識(shí)別，并討論了它們

2、之間差異性作用的模式和機(jī)理。本文結(jié)合染料及藥物分子的電化學(xué)特性以及石墨烯優(yōu)良的導(dǎo)電性能，首次制備了茜素/石墨烯-殼聚糖(AR/GR-CS/GC)電極及竹紅菌甲素/石墨烯(HA-GR/GC)電極。與裸電極相比較，該修飾電極能夠高效、特異性結(jié)合端粒DNA分子，還具有性質(zhì)穩(wěn)定、電化學(xué)信號(hào)明顯等優(yōu)點(diǎn)。利用上述修飾電極不僅對(duì)染料及藥物小分子與端粒DNA的作用機(jī)制進(jìn)行了探討，還用于了人體血樣及腹液中端粒DNA含量的檢測，且檢測結(jié)果令人滿意。本課題研

3、究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　1.利用電化學(xué)結(jié)合光譜的方法研究了鄰苯二酚紫(Pyrocatechol violet，PCV)與端粒DNA在生理?xiàng)l件下的相互作用，結(jié)果表明，PCV和端粒DNA的結(jié)合模式為嵌插模式?；诜驳味▽?shí)驗(yàn)求得PCV與端粒DNA的結(jié)合常數(shù)和結(jié)合位點(diǎn)數(shù)分別為5.3×109 mol·L-1和1.7。在最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)條件下，根據(jù)PCV還原峰電流變化量與端粒DNA濃度的變化關(guān)系可以測得溶液中端粒DNA的含量，當(dāng)端粒DNA的濃度在

4、0.2-13.0μmol·L-1范圍內(nèi)，線性回歸方程為⊿Ⅰpa(μA)=0.075CDNA(μmol·L-1)-0.041，R2=0.9922，檢測限為0.1μmol·L-1，且該檢測方法的抗干擾性較好，為定量檢測端粒DNA提供了一個(gè)簡便、快速的分析方法。
　　2.應(yīng)用茜素(Alizarin，AR)摻雜石墨烯(GR)、殼聚糖(CS)首次制備了AR/GR-CS電極，該修飾電極在pH=7.4的磷酸鹽緩沖溶液中出現(xiàn)了一對(duì)可逆的氧化還原峰

5、，AR的氧化峰的峰電位位于-0.573 V，還原峰的峰電位位于-0.652V。循環(huán)伏安法（CV)證明AR在電極上發(fā)生了兩電子兩質(zhì)子的氧化還原過程，并且標(biāo)準(zhǔn)速率常數(shù)Ks為1.69 s-1?；贏R與端粒DNA相互作用后而導(dǎo)致的AR還原峰電流減弱及式量電位(E0）負(fù)移等電化學(xué)信號(hào)的變化，建立起了一種快速靈敏、重現(xiàn)性好、操作簡單的測定人類端粒DNA的電化學(xué)分析方法，此方法的線性響應(yīng)范圍為8×10-8 mol·L-1～1.4×10-5mol·L

6、-1，線性擬合方程為⊿Ⅰpc(μ A)=8.4860+0.5366CDNA(μmol·L-1)，R2=0.9990，最低檢測限為2×10-8 mol·L-1(S/N=3)，該方法可對(duì)生物樣品直接測定，無需添加試劑及預(yù)處理樣品。有望用于實(shí)際樣品的測定。
　　3.將石墨烯(Graphene，GR)摻雜竹紅菌甲素(Hypocrellin A，HA)按照一定的體積比混合得到GR-HA混合液，運(yùn)用透射電鏡(TEM)和傅里葉紅外光譜(FTIR

7、)對(duì)混合液進(jìn)行表征，得知GR與HA的主要作用力為π-π堆積效應(yīng)和氫鍵作用。循環(huán)伏安法(CV)和示差脈沖伏安法(DPV)測量是在pH=6.0的磷酸鹽緩沖溶液中進(jìn)行。熒光實(shí)驗(yàn)證明了HA對(duì)EB-DNA體系能夠產(chǎn)生熒光猝滅現(xiàn)象，且猝滅過程為動(dòng)態(tài)猝滅?；跓晒庾儨貙?shí)驗(yàn)，分別計(jì)算出了HA和端粒DNA在293 K和308 K時(shí)的結(jié)合位點(diǎn)數(shù)為1.04和0.89。在常溫下，HA與DNA反應(yīng)后的電子轉(zhuǎn)移系數(shù)(α)為0.64，標(biāo)準(zhǔn)速率常數(shù)（Ks）為1.28×

8、10-2 s-1。熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)證明了兩者之間的作用力主要是氫鍵和范德華力。當(dāng)溶液中端粒DNA的濃度在5.91×10-9～7.27×10-7 mol· L-1的范圍內(nèi)，HA氧化峰電流的變化量與端粒DNA的濃度成良好的線性關(guān)系，線性回歸方程為△Ⅰpa(10-5A)=19.67CDNA(10-8mol·L-1)-2.98×10-5，R2=0.9922，檢測限為1.21×10-10mol·L-1(S/N=3)。將該修飾電極用于人類血清和腹液中端粒