紫外光谱在研究金属配合物与DNA相互作用中的应(2)

紫外光谱 应用

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广州化工２０１０年３８卷第５期

２．２．２配合物与ＤＮＡ相互作用强度的表达

配合物与ＤＮＡ存在多种作用方式，同时不同的配合物与ＤＮＡ相互作用的强度也不同。为了判断配合物与ＤＮＡ相互作用的强弱，我们可以根据配合物紫外光谱的变化进行分析计算。

（１）减色率

配合物的吸光度值８。，加入一定量的ＤＮＡ后（ＤＮＡ和配合物的浓度比为ｒ）溶液的吸光度８，，则减色率＝（８。一８，）／８。（ｒ＝ｎ，ｎ＝［ＤＮＡ］／［配合物］）。减色率的大小在一定程度上反映配合物与ＤＮＡ作用的强弱。如果减色率较低，如减色率小于１０％，可以认为配合物与ＤＮＡ发生了弱的相互作用。减色率越高，说明配合物与ＤＮＡ相互作用较强。

（２）结合常数

２６０ｎｍ附近有一强的吸收峰，可以根据ＤＮＡ与金属配合物相互作用前后的紫外吸收谱带变化研究二者间的相互作用。

对于ＤＮＡ的吸收光谱来说，如配合物与ＤＮＡ作用后导致分子的轴向变化即其构象变化，则产生减色效应及红移现象，且光谱变化的大小与其结合力相关联，即作用越强减色效应越明显；如导致ＤＮＡ双螺旋结构的破坏，则产生增色效应ＨＪ。增色效应说明配合物可能与其腺嘌呤碱基嵌入到ＤＮＡ双螺旋碱基对间，引起构成碱基堆积力的疏水作用力和范德华力的相应改变，影响了ＤＮＡ构象与结构的稳定。

２．２

研究ＤＮＡ对金属配合物紫外光谱的影响

许多金属配合物具有吸收谱带，可以根据其与ＤＮＡ相互作

用前后紫外吸收谱带的变化对二者相互作用模式进行判断，这也是目前普遍采用的研究方法，现重点介绍如下：２．２．１配合物与ＤＮＡ相互作用方式的判断

对于金属配合物等分子的特征吸收谱带，加入ＤＮＡ后，如该分子与ＤＮＡ发生插入作用，则该分子的电子吸收光谱的吸收峰位置红移，强度减小¨Ｊ。产生这种现象的原因在于插入配体与ＤＮＡ碱基对可发生盯电子堆积，作用配体的盯４空轨道与碱基的盯电子轨道发生偶合，使能级下降，从而导致盯一盯４跃迁能减小，产生红移现象；同时，偶合后的盯４轨道因部分填充电子，使盯一盯４跃迁几率减小，产生减色效应。研究表明，小分子与ＤＮＡ键合常会诱发许多生物效应，含杂环的配合物与ＤＮＡ作用时，平面芳香配体部分嵌入到ＤＮＡ相邻碱基对之间。这一插入作用是药物分子与ＤＮＡ结合的一个重要模式，而且金属插入剂是这种结合模式极有用的探针。对插入剂本身而言，由于金属、配体可以改变，因而对试剂结构的设计具有广泛的灵活性。金属插入剂有的是依靠外形选择的，典型例子如△一［Ｒｈ（ＤＰＢ）：ｐｌｌｉ］”（ｐｈｉ＝菲醌二亚胺）；有的依靠氢键以及范德华力作用于ＤＮＡ的大沟区，大多数金属铑与胺类配体的配合物属于此类；而以Ｒｈ（ｐｈｅｎ）：ｐｈｉ”为母体的一系列带有胍基的衍生物则同时兼备外形选择和氢键、范德华力作用，因此也是高选择性和结合性好的一类金属嵌入剂‘６Ｉ。

如果配合物与ＤＮＡ发生静电作用或沟槽作用，则该配合物紫外可见吸收光谱峰将不产生红移（或出现较小的红移，忽略不计），且减色效应不明显¨Ｊ。ｃ．Ｆ．Ｚｈｏｕ研究了钻配合物

Ｃｏ（ｂｐｙ）；＋一６一ＭＰ与ＤＮＡ的相互作用，发现该配合物与ＤＮＡ

相互作用后紫外吸收减色但没有红移，这是由于该配合物与ＤＮＡ发生静电作用引起的ｏ“。Ｚ．Ｑ．Ｌｉｕ研究发现与ＤＮＡ以沟槽模式相结合的一维配合物［Ｃｕ４（ｄｍａｐｏｘ）：（ＳＣＮ）。（ＣＨ３ＣＨ２０Ｈ）２］。 ２ｎＣＨｓＣＨ２０Ｈ与ＤＮＡ相互作用后紫外吸收也发生了减色未红移的现象¨Ｊ。

配合物与ＤＮＡ发生其它相互作用时，其紫外光谱中会产生不同的变化。Ｒ．ＳｅｎｔｈｉｌＫｕｍａｒ等研究钻配合物ｃｉｓ一［Ｃｏ（ｂｐｙ）２（ＢＰＥＩ）Ｃ１］ｃ１２ ４心０与小牛胸腺ＤＮＡ的相互作用发现，随着ＤＮＡ的加入，配合物的紫外吸收呈现出明显的增色效应，推断两者间发生了氢键作用归Ｊ。配合物与ＤＮＡ之间的相互作用模式随着条件的改变也会发生不同的变化。Ｑ．Ｑ．Ｚｈａｎｇ课题组合成并表征了一个三元铜配合物［ｃｕ２（ＤＬ—Ａｓｐ）（ｐｈｅｎ）３］Ｓ０４ ４心０，并研究了该化合物与ＤＮＡ的相互作用。配合物与ＤＮＡ开始相互作用时，紫外吸收明显减色且红移，但随着ＤＮＡ浓度逐步增加，配合物紫外吸收在减色到一定程度后又开始增色，并且增色后的紫外吸收远大于配合物的原始紫外吸收。说明ＤＮＡ浓度较低时，该配合物与ＤＮＡ以插入作用为主，但ＤＮＡ浓度较高时，两者间发生了氢键作用，从而使配合物紫外吸收呈现先减色后增色的现象‘１０］。

万方数据

为了准确表达配合物与ＤＮＡ相互作用的强度，我们可以根据公式求的两者间的结合常数（玩）。小分子化合物与ＤＮＡ相互作用的结合常数与其紫外吸收间符合以下公式ｕ“：

［ＤＮＡ］／（８Ａ一８Ｆ）＝［ＤＮＡ］／（８Ｂ一８Ｆ）＋１／蠡，ｂ（８Ｂ一８Ｆ）公式中８。任意ＤＮＡ浓度下溶液的摩尔消光系数、８，为自由配合物的摩尔消光系数、８。是配合物被ＤＮＡ完全键合时的摩尔消光系数。由［ＤＮＡ］／（８。一８，）对［ＤＮＡ］作图，得出斜率和截据，斜率和截距之比即结合常数（玩）。结合常数的大小反映配合物与ＤＮＡ间相互作用的强弱，经典的ＤＮＡ插入剂与ＤＮＡ相互作用的结合常数可达到１０６（如ＤＮＡ插入剂溴化乙锭ＥＢ与ＤＮＡ结合常数为１．４×１０６Ｍ。１）。３

结论

总之，紫外光谱法作为一种简单、实用而准确的研究配合物与ＤＮＡ相互作用的方法，在该领域的研究中发挥着重要的作用，它不仅能够判断配合物与ＤＮＡ的作用方式，还能够提供两者间作用强度信息。但我们也清楚的看到，紫外光谱在研究配合物与ＤＮＡ相互作用中也有一定的局限性：如对于某些没有紫外吸收的配合物，在应用此方法时就受到一定的限制；紫外光谱法在判断静电或沟槽作用时还不够明确等。金属配合物与ＤＮＡ间的相互作用非常复杂，一般来说两者之间不会只存在一种单一的作用，而是几种作用共同作用的结果，要想准确判断配合物与ＤＮＡ相互作用的方式及其作用强度，还需要用多种方法共同研究。

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