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,2.分类,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,二.与DNA相互作用,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,与DNA的非共价作用,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,三.外文文献查阅 1.porphyrins for G-quadruplex DNA targeting,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,存在的问题及解决方法,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,quadruplex selective porphyrins,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,影响,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,2.The stability of DNA–porphyrin complexes in the presence of Mn(II) ions,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： Mn2+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,3.Syntheses and DNA binding of new cationic porphyrin–tetrapeptide conjugates,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)porphyrin bi-cationic meso-5,10-bis(4-N-methylpyridyl)-15,20-di-(4-carboxyphenyl)porphyrin,decomposition of absorption spectra, fluorescence decay components,fluorescenceenergy transfer induced CD signals等结果揭示了阳离子卟啉四肽聚合物与DNA的结合方式是插入和外部结合两种形式 Tri-cationic structure和消除肽结合物上的负电荷更便于与DNA结合,4).结果,4.Binding properties of human telomeric quadruplex multimers: A new route for drug design,端粒DNA四聚体结构为抗癌治疗的靶向位点 已经有大量研究在短人体端粒DNA（一般为21-26nt）与药物结合的方面的相关数据,但人体端粒DNA一般为100-200nt.短端粒DNA一般为单四聚体 长端粒DNA则为多个四聚体结合—多聚体,四聚体DNA (TTAGGG)8TT（两个相邻的四聚体单元形成） (AG3TT)4（单四聚体） 四聚配体 Three side-chained triazatruxene derivative azatrux TMPyP4 阳离子卟啉 研究方法 光谱学 (CD, UV and fluorescence) and 热量 技术 (ITC)来检测对比四聚体DNA与四聚配体之间的结合情况,结果 多聚体结构的每个四聚体单元的可用的结合位点数量小于或大于单四聚体实验获得的结合为点数。

多聚体结构的四聚体单元不是完全独立表现的 长端粒酶突出部分四聚体-四聚体相互作用的存在，为药物设计，增强DNA端粒酶四聚体的吸引力和选择性，提供了优势That’t all.谢谢！,。