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的結合模式與DNA自身的轉錄和復制密切相關，對它們之間結合模式的研究能夠進一步闡明DNA的結構與功能的關系，以及抗癌、抗病毒、抗腫瘤藥物的作用機理和理解某些常見疾病的發(fā)病機理等。
　　本論文以分析速度快、方法簡便、成本低、設備簡單、樣品需求量少的電化學分析方法為基礎，結合光譜法詳細研究了具有氧化還原性質的染料及藥物小分子與人類端粒雙鏈DNA(dsDNA)和單鏈DNA(ssDNA)的結合模式和作用力的識別，并討論了它們

2、之間差異性作用的模式和機理。本文結合染料及藥物分子的電化學特性以及石墨烯優(yōu)良的導電性能，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、特異性結合端粒DNA分子，還具有性質穩(wěn)定、電化學信號明顯等優(yōu)點。利用上述修飾電極不僅對染料及藥物小分子與端粒DNA的作用機制進行了探討，還用于了人體血樣及腹液中端粒DNA含量的檢測，且檢測結果令人滿意。本課題研

3、究內容和結論如下:
　　1.利用電化學結合光譜的方法研究了鄰苯二酚紫(Pyrocatechol violet，PCV)與端粒DNA在生理條件下的相互作用，結果表明，PCV和端粒DNA的結合模式為嵌插模式?；诜驳味▽嶒炃蟮肞CV與端粒DNA的結合常數(shù)和結合位點數(shù)分別為5.3×109 mol·L-1和1.7。在最優(yōu)的實驗條件下，根據(jù)PCV還原峰電流變化量與端粒DNA濃度的變化關系可以測得溶液中端粒DNA的含量，當端粒DNA的濃度在

4、0.2-13.0μmol·L-1范圍內，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提供了一個簡便、快速的分析方法。
　　2.應用茜素(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)生了兩電子兩質子的氧化還原過程，并且標準速率常數(shù)Ks為1.69 s-1?；贏R與端粒DNA相互作用后而導致的AR還原峰電流減弱及式量電位(E0）負移等電化學信號的變化，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的電化學分析方法，此方法的線性響應范圍為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)，該方法可對生物樣品直接測定，無需添加試劑及預處理樣品。有望用于實際樣品的測定。
　　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，運用透射電鏡(TEM)和傅里葉紅外光譜(FTIR

7、)對混合液進行表征，得知GR與HA的主要作用力為π-π堆積效應和氫鍵作用。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行。熒光實驗證明了HA對EB-DNA體系能夠產(chǎn)生熒光猝滅現(xiàn)象，且猝滅過程為動態(tài)猝滅?；跓晒庾儨貙嶒灒謩e計算出了HA和端粒DNA在293 K和308 K時的結合位點數(shù)為1.04和0.89。在常溫下，HA與DNA反應后的電子轉移系數(shù)(α)為0.64，標準速率常數(shù)（Ks）為1.28×

8、10-2 s-1。熱力學實驗證明了兩者之間的作用力主要是氫鍵和范德華力。當溶液中端粒DNA的濃度在5.91×10-9～7.27×10-7 mol· L-1的范圍內，HA氧化峰電流的變化量與端粒DNA的濃度成良好的線性關系，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