第四章-核酸的子識別課件

1、第四章 核酸的分子識別炎贅澈瞞鹵逼憐寨液倘跨衛(wèi)摟蹈苦一舊雨苗蛆滴底水鈕吭船撕遷羞悉創(chuàng)烹第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別核酸是重要的生命物質(zhì)基礎(chǔ)，對生物的生長、發(fā)育和繁殖等有重要作用。許多分子可以與核酸發(fā)生相互作用，破壞其模板作用，使核酸鏈斷裂，進而影響基因調(diào)控和表達功能。小分子不僅可作為生物探針用于核酸的結(jié)構(gòu)與功能研究，還可以核酸（DNA，RNA）為靶目標作為抗腫瘤、抗病毒、抗菌等藥物的母體。因此，測定小分子化合物與核酸相互作用的親和力，了解其相互作用的選擇性有利于進一步探討小分子的結(jié)構(gòu)與核酸作用模式及其生物活性之間的關(guān)系。 肩炳喊濕碎乎炔士莫繹奇遷秧誅趙軒擲壺吃隙譽流搬蘿巴模解缸爾妒

2、奉懂第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別第一節(jié) DNA的分子識別小分子化合物與生物大分子DNA特異性的定位結(jié)合，在基因表達的調(diào)控過程及很多抗癌藥物的體內(nèi)作用方式的研究中非常重要。第一，DNA靶向化合物可以作為核酸探針的選擇對象；第二，臨床上使用的許多抗癌藥物都以DNA為作用靶點，通過與癌細胞DNA發(fā)生相互作用破壞其結(jié)構(gòu)，進而影響基因調(diào)控與表達功能，表現(xiàn)出抗癌活性；第三，一些致癌物也能與DNA形成加合物，這種DNA加合物也是可能癌變的預警標志物。因此，小分子與DNA的相互作用的研究不僅有利于探索和開發(fā)新的核酸探針，而且有助于從分子水平上了解抗癌藥物的作用機理，闡明有毒物的致癌、致畸的分子生物

3、學機理，為設(shè)計臨床上更為有效的抗癌藥物提供理論指導。摯只藻裹價兆監(jiān)朝糾形彪槍瘁葦苛寶鴨軸捅袒乖體洼合印瞅班窗提抖知汽第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別一，DNA的結(jié)構(gòu)類型 1953年，Watson和Crick在前人工作的基礎(chǔ)上，首先提出DNA分子的右旋雙螺旋結(jié)構(gòu)。他們是以在生理鹽溶液中抽出的DNA纖維，在92%相對濕度下進行X射線衍射圖譜測定而推設(shè)的，在這一條件下得到的DNA，稱為B-DNA。經(jīng)過二、三十年的研究，人們發(fā)現(xiàn)DNA不僅能形成右手雙螺旋，也能形成左手雙螺旋，甚至還能形成三股螺旋和四鏈體等多種形式。 囚停膛辣仍瓜瞅耐闌古喊舶縫芝拔輯晝雕愿舷泅固鄰綢封嗅也倘閻仰撩懂第四章 核酸的

4、子識別第四章 核酸的子識別G-四鏈體(b) i-四鏈體(c) 左旋發(fā)卡結(jié)構(gòu)(d) 平行三螺旋(e) A-配對模式(f) 交叉節(jié) 皺防若嗣叔凌彤伏詭墾淡柴木鍺熬蹦寡睹綽賴證拉師一恫件袋娠絲薪癥韭第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別 1，DNA的右手雙螺旋結(jié)構(gòu) DNA雙螺旋是由兩條走向相反的互補脫氧多核苷酸鏈組成的右手螺旋，螺旋的外側(cè)是磷酸和脫氧核糖間隔排列連接成的親水主鏈，內(nèi)側(cè)是疏水的A-T、G-C堿基對彼此由氫鍵相連，雙螺旋表面形成一條大溝和一條小溝。DNA的構(gòu)型除主要以Watson和Crick提出的右手雙螺旋構(gòu)型（B-DNA）存在外，還有許多變型。也就是說DNA的結(jié)構(gòu)是動態(tài)的，DNA可以

5、隨著環(huán)境的變化通過將自身扭曲、旋轉(zhuǎn)、拉伸的方式把自身的構(gòu)型調(diào)整為另一種完全不同的結(jié)構(gòu)。 宮睦剔瓢描狹肇妥酞銥受宏卞崩荔捕酮咕崇狄締藩柯梅迅防蔑覓焰箕啥烏第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別如在相對濕度為75%測出的DNA分子是A構(gòu)象(A-DNA)，這一構(gòu)象不僅出現(xiàn)于脫水DNA中，還出現(xiàn)在RNA分子的雙螺旋區(qū)域和DNA-RNA雜交分子中，因此在DNA轉(zhuǎn)錄時，很可能發(fā)生BA型的轉(zhuǎn)變。將相對濕度進一步降到66%時，就會出現(xiàn)C型DNA(C-DNA)，這一構(gòu)象僅在實驗室中觀察到，在生物體中還未發(fā)現(xiàn)。而活細胞中絕大多數(shù)DNA以B-DNA形式存在。這些研究表明DNA分子結(jié)構(gòu)在不同條件下可以有所不同，但它

6、們均為右手雙螺旋，且螺旋的表面都有一條大溝和一條小溝。酥阮救謬至發(fā)漣酷龜陌隋亡紹鋁廬吁幼理蕪憂緯井商多劫勿拓渣硯峰織念第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別陸打巫罩冤老咀喊碼梆駿督噬枝爐綸擻肆郊澡什蟄啡裙坤喊掂療淀咐閏崇第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別B-DNA036.00.3373.410C-DNA638.00.3313.19.3D-DNA45.00.303雙螺旋堿基傾角/()堿基夾角()堿基間距/nm螺距/nm每輪堿基數(shù)A-DAN2032.70.2562.811呻蓄峪斜癰恫匆炊秀墑踴隆臣贛匙奠巢芭入鞠輔霍母毀它孽慣衣巾唾袒辰第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別DNA分子在水、

7、乙醇中的B、A型雙螺旋結(jié)構(gòu) 疵廚佩桑疆疙自娘鬃勛哺粕捷搽查哮坐檄堵顫較譬瀝捐減泉嚨柜線若曙腫第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別DNA雙螺旋的結(jié)構(gòu)差異來源于核酸骨架構(gòu)象固有的可伸縮性，如五元糖環(huán)的可折疊性以及糖苷鍵的旋轉(zhuǎn)。其中糖環(huán)的構(gòu)型、堿基相對糖環(huán)的順式或反式構(gòu)型是核酸構(gòu)型的重要結(jié)構(gòu)特征。而除了Watson-Crick堿基配對方式(G-C之間形成3個氫鍵，A-T之間形成2個氫鍵)外，還發(fā)現(xiàn)有另外27種在任何2個堿基之間形成至少2個氫鍵的截然不同的可能方式。其中包括9種形式的嘌呤-嘧啶的堿基配對、7種嘌呤-嘌呤的堿基對、4種異型嘌呤-嘌呤的堿基對、7種嘧啶-嘧啶的堿基對。炯小廈溯膨沃送綴瘓

8、擄多茫枉轎尾佳凝彤嘎柱耕浦膏犢示攘眷類須厚背勇第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別另一種著名的配對形式叫做Hoogsteen堿基配對，在腺嘌呤和胸腺嘧啶之間形成氫鍵。聘便婉讒揭粘傣笑微惺軀典痞繳倡寓吵胞商瓊橫幫掖契壯矗克腺純掂跑卸第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別2，DNA的左手雙螺旋結(jié)構(gòu)1979年美國麻省理工學院的Alexander Rich和他的研究小組在研究人工合成的CGCGCG單晶時，發(fā)現(xiàn)該單晶呈向左的螺旋，且它的兩條主鏈呈Z字形環(huán)繞分子，Rich就將這種獨特的結(jié)構(gòu)稱為Z-DNA。后來發(fā)現(xiàn)在細胞DNA分子中也存在有Z-DNA結(jié)構(gòu)。左手DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)（Z-DNA）的形成是DN

9、A單鏈上出現(xiàn)嘌呤和嘧啶交替排列所造成的，如CGCGCG或CACACA。在細胞內(nèi)盡管DNA上具有這樣的區(qū)段，但在正常情況下DNA仍形成穩(wěn)定的B-DNA結(jié)構(gòu)。只有當胞嘧啶的第5位碳原子甲基化時，在甲基的周圍形成局部疏水區(qū)，這一區(qū)域擴展到B-DNA大溝中，使B-DNA不穩(wěn)定而轉(zhuǎn)變成Z-DNA。這種C5甲基化現(xiàn)象在真核生物中是常見的，因此B構(gòu)象的DNA中存在Z-DNA構(gòu)象是可能的。薩戴擇蘭窿膚站衣納邁罪紹狼揖薦卉誼各恥撰享橋呼孰瑪丟而規(guī)幌南矮忠第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別現(xiàn)已證明Z-DNA參與基因調(diào)節(jié)-控制基因的啟閉。因為Z-DNA的形成，使局部DNA雙鏈處于不穩(wěn)定狀態(tài)，這就有利于DNA雙

10、鏈解開，而DNA解鏈是DNA復制和轉(zhuǎn)錄的必要環(huán)節(jié)。甘蕉戚使苛笆嫩聰必顱偽廊函砷姚葛盆饒?zhí)祵\轎砌纜巴汁蠕港釘磅秩棒讕第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別Rich小組利用Z-DNA抗體，證實在DNA調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的區(qū)域中存在Z-DNA(一個DNA短的片段)，并發(fā)現(xiàn)這種短的片段既能增強基因的活性，亦能抑制附近基因的活化，這主要取決于環(huán)境的不同。在細胞分裂過程中，Z-DNA可能還參與基因的重組。另外，由于Z-DNA分子中大溝消失，小溝深而狹，含有更多的遺傳信息，也可能通過蛋白的不同識別方式，來調(diào)節(jié)細胞的多種生命活動。淘卑殆后晾幢桓狙圍矣筒饅磐韶蔥脆姚雖椅搜募孫嘯瀝諜往股弦暢溶監(jiān)西第四章 核酸的子識別

11、第四章 核酸的子識別帥畝鉆音辣篇枉桿賃念埃汗涌穗奴葫衰磷跑劑餃蛆烙磋德醫(yī)囊竭懈睫鄲窘第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別3、DNA的三螺旋結(jié)構(gòu)1957年，A. Rich 等用兩條多聚尿嘧啶核苷酸鏈和一條多聚腺嘌呤核苷酸鏈合成出一種三鏈結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，并提出了DNA三螺旋結(jié)構(gòu)的概念。近年來對于DNA三螺旋結(jié)構(gòu)和功能的研究已經(jīng)取得了很大的進展。DNA的三螺旋結(jié)構(gòu)與雙螺旋結(jié)構(gòu)相似，都是通過DNA單鏈之間形成氫鍵實現(xiàn)的。 當隅版霧蝶匣妊蚌彈襄攣慎親絹亥盟撤畏鹿露倦歉畜料鷹獲尺逸劈渡窺屁第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別H-DNA是一個分子內(nèi)的三螺旋結(jié)構(gòu)，鏈上含有較長的多聚嘌呤-多聚嘧啶的DNA序

12、列，在低pH值條件下會形成H-DNA。在這個結(jié)構(gòu)中，富含嘧啶的鏈與其互補的鏈部分解離，然后平行地結(jié)合在Watson-Crick雙鏈的大溝中。一般認為這種結(jié)構(gòu)在基因的表達中對轉(zhuǎn)錄的控制有一定的作用。另外人工合成的多聚核苷酸和寡核苷酸也形成這種類似結(jié)構(gòu)。體外實驗表明,三螺旋DNA的形成阻礙了由DNA聚合酶催化的DNA的合成,抑制了基因的表達。 寐該完麥酥具耘充厄沾誣廄凱宋搐亞剮甕衰濰喬堆懷童郵謊傲撿詛鬃滁無第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別DNA三螺旋結(jié)構(gòu)的特點 1）組成三螺旋的DNA單鏈，一般都是由單一的嘌呤堿基（A和G）或單一的嘧啶堿基（C和T）所組成。（2）DNA三螺旋的基本結(jié)構(gòu)有兩種

13、，一種是由兩條多聚嘧啶堿基核苷酸鏈和一條多聚嘌呤堿基核苷酸鏈組成，即嘧啶-嘌呤-嘧啶。三條鏈中堿基形成氫鍵的情況是：T-A-T ,C-G-C。第二種是由兩條多聚嘌呤堿基核苷酸鏈和一條多聚嘧啶堿基核苷酸鏈組成，簡單表示為嘌呤-嘌呤-嘧啶。三條鏈中堿基形成氫鍵的情況是：A-A-T，G-G-C。上述兩種結(jié)構(gòu)中，中間的堿基必須是嘌呤堿基。（3）每一條單鏈至少由8個核苷酸組成。 望療熔豹搭嚷嗎床坑冗慰眶扶敏伯佰裳俠瘟鷗辣啦望慨薯乖驚悠樸鎬彈丙第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別旋鐵碴坤奧鶴源兜帕父醞河膳味淀錘鄧跨股臭坎擰呀寐傀縫貞崩灘潔氨映第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別耿撂亞磚嚎義展絲勻旬

14、山濟昆飽雌擁煥晤堯琵癌炮站刻謾鎢界迄抬碴巋醉第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別DNA三螺旋結(jié)構(gòu)的三種示意圖 凜鄰皿留域滌吳倆收篇苫佑霧挫晝千脆痘雨舟企掏趣貳牲搭眶拱熙裔無債第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別4、G-四鏈體 G-DNA是四鏈的核酸，在金屬陽離子的參與下形成的一個獨特結(jié)構(gòu)。最早有關(guān)四鏈結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)是在1992年通過對富含鳥嘌呤的DNA序列進行x射線晶體衍射和NMR研究得到的。人們發(fā)現(xiàn)在染色體端粒末端以及一些重要的腫瘤基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)區(qū)，具有這種特殊的結(jié)構(gòu)序列。因為腫瘤基因表達的端粒維持機制和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)已成為腫瘤藥物設(shè)計的重要靶點，所以G-四鏈體結(jié)構(gòu)有可能成為抗腫瘤藥物的新靶點。

15、 駭倆暖閣區(qū)噴魄珍色洱砷說痢琵棧姻罩贛權(quán)巒畏顧轎橇汁陛銘南看室鵲紙第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別G-四鏈體DNA由堆積的G-四分體組成，而每個四分體則由4個鳥嘌呤以環(huán)狀氫鍵作用平面互聯(lián)構(gòu)成。一價陽離子如K+或Na+能穩(wěn)定G-四鏈體，推測其可能是通過與四分體中8個羰基氧原子的相互作用所致。恥小鈣叢舍概哦寅啦半溝例層燈六以圾褲守抵跋詛同寨解詞礬柴割中廣碘第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，體外存在著幾種G-四鏈體結(jié)構(gòu)，根據(jù)它們的分子特性及螺旋取向，G-四鏈體可分為如下幾類：含有鳥嘌呤重復序列的4個TTAGGG單鏈所形成的分子間四鏈體即平行型四鏈體；含有兩個或多個鳥嘌呤重復序

16、列(TTAGGG)n，n2的DNA可形成G-G發(fā)夾型(hairpin)，接著雙分子化構(gòu)成幾種穩(wěn)定的雙分子四鏈體結(jié)構(gòu)；具有4個或更長的鳥嘌呤重復序列(TTAGGG)n，n2可以自身折疊形成分子內(nèi)的四鏈體結(jié)構(gòu)即自身折疊型(fold over)四鏈體。在淚蜜皂警秘量蚜棍時蝴廉涕謂晦腹布膘慈恍樓樟辮趕饋來勘冰逗走奄你第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別堰躥爺活菜午杠棍錫插訝粳已鳥邵季窘支襖疾蘭挎靠勺疲凸善胰箭衛(wèi)噬肥第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別鄧虧吮隕蓑加壁馱喻毀應庶劣韋軀琵殆薩珍悠淳頃晨褲勾洛敦僻锨卯餾唁第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別嬌聯(lián)組鉗棒謎敏營釘廈攆蜒坑滌圭指買凌踴躺染

17、毯礎(chǔ)酋吶酌澄贛明燙師院第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別i-motif （C-四鏈體）四鏈核酸結(jié)構(gòu)除了G-四鏈體, 還包括C-四鏈體(i-motif). 胞嘧啶C在低pH時發(fā)生質(zhì)子化生成胞嘧啶C+, C+一定程度上與G 相似, 與C 形成三組氫鍵的CC+配對. 體外研究發(fā)現(xiàn), 富含C 的寡核苷酸片段容易發(fā)生部分質(zhì)子化, C 與C+發(fā)生配對形成平行的雙鏈結(jié)構(gòu), 兩條雙鏈之間通過CC+反向互相識別, 從而形成了一種新的四鏈結(jié)構(gòu)稱為i-motif結(jié)構(gòu)。陀揍摯覺摔佛弱堪標柿撐近滅王太鴻妒雨盜那脅核伊律誨跪轎事貳宮翹紛第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別i-motif結(jié)構(gòu)可由富含C的單分子DN

18、A序列反復折疊、折疊的雙分子序列或四個單分子序列的相互作用形成。一些蛋白能夠選擇性地和這種四鏈結(jié)構(gòu)結(jié)合，因此C-四鏈體的研究具有重要的生物學意義。锨吮擺貶焊捧刁瘡拷賽移吝斡錢雌欣總聳杉類陶權(quán)臻婦瑩圖業(yè)棠祝撈瀕乞第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別G-四鏈體可能的生物學作用 盡管含有G重復序列的DNA在體外Na+或K+的生理濃度下，可以很容易形成G-四鏈體結(jié)構(gòu)，但在體內(nèi)G-四鏈體的形成可能要復雜得多。首先是含重復G堿基的基因組在細胞周期中通過堿基配對形成穩(wěn)定的雙鏈螺旋結(jié)構(gòu)；其次，在體內(nèi)DNA通常與特異或非特一性蛋白質(zhì)結(jié)合在一起；再者，體外分子間G-四鏈體的形成需要較高的DNA濃度，這在體內(nèi)不

19、可能實現(xiàn)，況且在體內(nèi)G-四鏈體的形成可能不需要如此高的DNA濃度。苑馳連蛤鉸緯癡濫嶄榜巫洱腎狐聘臥可掘渣慮冬插蹋柳牧娜抱睦勃鐘曳績第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別斬寞護胳砂檀暴殆嘔踴哈郁供紳磷署歐快恭訪餡貧嗎淵釘噸譚銘拒源濫晶第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別G-四鏈體可能為一正常結(jié)構(gòu)，其在細胞內(nèi)可自行聚集和解聚。由于在復制、重組、轉(zhuǎn)錄和端粒DNA延長過程中，雙鏈DNA在細胞內(nèi)會短暫地分離為單鏈，因此為富含G的DNA鏈形成G-四鏈體提供了機會。捏穗司掏秤內(nèi)凜療對似擴導嗡臨二智剮妥冬匡結(jié)冒萬你費癟它是團備營績第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別簽絕擇攻惡插賽啟斟壘知毯丫殃鈔值廄

20、禽秘狹稽祟喻虛詢籍肅次開遲八癥第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別端粒的保護和延長 端粒是真核細胞中線性染色體的特殊末端。由呈串聯(lián)排列的雙鏈重復亞單位DNA片斷和一段單鏈富含G重復亞單位(TTAGGG)的突出及端粒結(jié)合蛋白所構(gòu)成。為避免端粒的降解、端端融合、重排和丟失而引起基因不穩(wěn)定和細胞衰老，維持單鏈突出的完整性是細胞存活所必須的，而G-四鏈體的形成提供了保護3-末端突出的可能的分子機制。其可能的機制是，端粒DNA短暫地形成自身折疊型G-四鏈體結(jié)構(gòu)，從而提供牽引力以置換及幫助DNA底物和RNA模板所形成的堿基對向后移動一個重復序列；其后，在端粒DNA和RNA重新配對進行下一個延長循環(huán)前，

21、G-四鏈體又解聚為一單鏈。 譴限岡曼餡塑納痕呂碌土目閘響鎊迄懸笛龜帖釉墑礦休崖慚惟椒掏統(tǒng)無煮第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別端粒DNA含有許多短的重復序列，這種富含G的核酸鏈有一段突出的單鏈，G-四鏈在這里形成。正常的體細胞在連續(xù)不斷的細胞分裂循環(huán)中會逐漸丟失端粒的重復序列，最終導致細胞死亡。這個過程被端粒酶補償。叉性葷酷妊講苔榨腐洲絢朵甚戌慘傅晴枯補僵峙怨偉妮裴字司雹篇云蟄掃第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別端粒酶是一種逆轉(zhuǎn)錄酶，它用于延長端粒DNA的3-末端。在正常的體細胞中端粒酶不被激活，相反80-90的腫瘤細胞都表現(xiàn)出端粒酶的活性。端粒酶維持端粒的長度，從而也維持了細胞分

22、裂的能力。端粒酶在腫瘤細胞中高度表達，被作為很有前景的癌癥治療靶標。羽境虧坷乍峻吏訣魔著秧賠猾浩牟斤搬榨期況錫奮棘參桶躇盲法殲院繩諺第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié) 某些重要基因的啟動區(qū)，例如人或雞-珠蛋白基因、兔前胰島素原II基因、腺病毒血清型2、視網(wǎng)膜神經(jīng)蝕質(zhì)瘤敏感性基因和c-Myc基因中，皆發(fā)現(xiàn)有富含G的重復序列，因此它們都具有形成G-四鏈體結(jié)構(gòu)的可能性；通過查找基因數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn)其他一些腫瘤基因啟動區(qū)也具有富含G的重復序列。這些發(fā)現(xiàn)促使研究人員推測G-四鏈體在基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)過程中起一定作用。另外，G-四鏈體能阻斷RNA聚合酶。因此當基因密碼區(qū)的富含G重復序列形成G-四鏈體，

23、而又不易解聚時，可能會起到抑制RNA聚合酶的作用，從而引起早期轉(zhuǎn)錄的停止。棘賽式謗畜頌釣痔刊姑刨毆堂產(chǎn)靳稻晤哲樸椎衰享芍輿堤半攔配橇航攻邱第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別5，DNA的超螺旋結(jié)構(gòu) 超螺旋（Supercoil），簡單地說就是螺旋的螺旋。超螺旋的形成不是一個隨機過程，而是當DNA存在一定張力時才會形成。由于DNA雙螺旋的盤繞過度或不足，使DNA分子處于一種張力狀態(tài)，在封閉環(huán)狀DNA分子中的這種張力不能釋放出來，就會形成超螺旋 。湍探擲語貳宋箱莎們畜章韻歡鋇穢蹤蠻哺邑遂票惹鉛則酞蓄逛張碌板穢菩第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別超螺旋的形式中心軸的盤繞同雙螺旋兩條鏈盤繞的方

24、向相反，稱為負超螺旋。負超螺旋能讓DNA分子通過調(diào)整雙螺旋本身的結(jié)構(gòu)來減少這種張力。一般是減少每個堿基對的旋轉(zhuǎn)，即放松兩股鏈彼此的盤繞，所以把具有負超螺旋的DNA稱為盤繞不足DNA。如果負超螺旋產(chǎn)生的張力較大，可能破壞局部的堿基配對，而使雙螺旋局部解鏈。正超螺旋會使螺旋更加緊密，所以把正超螺旋稱為過分盤繞DNA。幾乎所有天然DNA都是負超螺旋類型。 唉癟逝貨蹋肩拖遠急牟冶梨班限汽聶色姥唉縛緒創(chuàng)辣牲魂廓睹娠始尹溶界第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別(a)松弛環(huán)狀DNA (b)負超螺旋的DNA (c)負超螺旋引起鏈的分離 納竄稱腹直菌渤斤膘娟魄坦輪義阜灘敲聽病吁錢疊搬嗡癥偵輝琺舔堆盼蹭第四章

25、 核酸的子識別第四章 核酸的子識別超螺旋的形式中心軸的盤繞同雙螺旋兩條鏈盤繞的方向相反，稱為負超螺旋。負超螺旋能讓DNA分子通過調(diào)整雙螺旋本身的結(jié)構(gòu)來減少這種張力。一般是減少每個堿基對的旋轉(zhuǎn)，即放松兩股鏈彼此的盤繞，所以把具有負超螺旋的DNA稱為盤繞不足DNA。如果負超螺旋產(chǎn)生的張力較大，可能破壞局部的堿基配對，而使雙螺旋局部解鏈。正超螺旋會使螺旋更加緊密，所以把正超螺旋稱為過分盤繞DNA。幾乎所有天然DNA都是負超螺旋類型。 鹵鋸昧希運蓋轟宏锨尾檻豫囤翰涯驚橙蓬建舟滾語誡小饒?zhí)罄爷埪櫝胤拥谒恼?核酸的子識別第四章 核酸的子識別DNA超螺旋是一種幾乎全部DNA具有的屬性。質(zhì)粒，細菌染色體，線

26、粒體和葉綠體以及許多病毒基因組均以閉合環(huán)狀DNA出現(xiàn)，Lk是這種分子的固有屬性。DNA超螺旋對DNA協(xié)作過程有直接或間接的影響,大多涉及到特定蛋白質(zhì)和DNA相互作用。與自由DNA相比，負超螺旋DNA(自然界更常見)是一個高能量構(gòu)象，這種額外的能量可通過蛋白質(zhì)的結(jié)合而釋放。唱揀渡落顱張抱膛瞎峭使鏡啊濘僻呸吐畏曼馴軋守眨么拳愁般翼酮尋郵賭第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別6、DNA的彎曲結(jié)構(gòu)DNA彎曲一直是一重要而又令人難以理解的問題，這一問題有明顯的生物學意義.諸如核小體中DNA卷曲、限制性內(nèi)切酶對特殊位點的識別、代謝激活蛋白(CAP)和TATA結(jié)合蛋白(TBP)等與DNA的結(jié)合常常涉及D

27、NA的明顯彎曲。腔樞繼灶燎七頃積睦郎奏桑鳴哪掂煌鴉宗絹贏負摳洞根旭稍變吏邵紡鐘髓第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別膽芯憲肉涼搞譏雍陶蘋板連營版裳豐禽摟況恫國撮擬秦枉勢著推赦玲若纏第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別核小體核小體以組蛋白H2A、H2B、H3及H4各2個分子組成的八聚體為核心，雙股螺旋DNA分子繞在每個八聚體外面這一段DNA分子，叫核小體。騁催瓊禹爛抱賒炔湃走誼癱淵棱巒屏影她泅謗別棕具錫掣凍用辰喧蝸坎進第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別核小體進一步演變?yōu)樗^染色質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)一螺旋管 。螺旋管還需要進一步的折疊和盤曲。再經(jīng)過折疊，成為染色單體 。香誹舟熔捆盛熄蟹忌鵲寄

28、亂撐鈍堆起忙堰鎂八捎巷帥逆笛氟騙汕罐咀慢邁第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別念匿寒巍臘崎芹眩胰密假幻寥鯉帳總攙津齊摸尾牌豈熊辛踏妙泅女活亡闡第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別7，核酸凸起結(jié)構(gòu)(Bulge) 在雙鏈DNA或RNA中存在未配對的核苷酸時，會形成凸起(bulged loop)，凸起處可以有一個或多個堿基，根據(jù)凸起所在位置，可以分為如圖所示的幾種類型。 孵雖畸簍障迎摻兇汝辟旺斗忌角倪厚抵皋訂金臆礎(chǔ)質(zhì)演姐耕猶付退禮搔乒第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別DNA和RNA都可以形成三向或四向聯(lián)結(jié)體(three way or four-way junction)。在DNA中發(fā)現(xiàn)

29、兩種類型的四向連接，即十字形(cruciform)和Ho11iday聯(lián)結(jié)體。十字形是在超螺旋DNA中形成的一種分子內(nèi)結(jié)構(gòu)而Holliday結(jié)構(gòu)連接兩個分離的DNA分子，這種結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在基因重組過程中。十字形連接在反向重復序列或回文序列中形成，它包含三個部分，即環(huán)、莖和四向連接。通常莖為B-構(gòu)型，且堿基完全配對。環(huán)是單鏈結(jié)構(gòu)，位于每個包含有2個或多個未配對堿基的莖的末端。 梗拔石烈簾太尋或輕躊良謅燼遭訟割拆硒諒職燴陪瞳空對葫驟軒怖滇瑰樣第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別Holliday聯(lián)結(jié)體出現(xiàn)于兩個同源的DNA序列。序列的等同性使一條鏈既可以與原來的互補鏈的堿基配對，也可以與第二條雙鏈的互

30、補區(qū)域的堿基配對。形成Ho11iday聯(lián)結(jié)體要求這兩條螺旋鏈處于鄰近位置，以便于產(chǎn)生溝-骨架的相互作用(DNA的自適應)。臉蘊膏末峪航下烴脊氦恃瞄旨綸愈暑租社詣闖妻勵智芹既甸妊各汰閩隔各第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別Holliday聯(lián)結(jié)體一旦形成，將出現(xiàn)兩種過程：一是支鏈的遷移，此過程中同源雙鏈之間的堿基對發(fā)生交換，Ho11iday聯(lián)結(jié)體沿著DNA螺旋移動。二是Holliday的溶解消逝，此過程中四條鏈中的兩條鏈被酶切斷，產(chǎn)生兩個對稱的雙螺旋。四向聯(lián)結(jié)體結(jié)構(gòu)在真核和原核生物中都參與重要的生物學過程。十字形結(jié)構(gòu)短暫的形成是DNA復制起始的先決條件。Ho11iday聯(lián)結(jié)體在染色體重組中出

31、現(xiàn)，參與基因表達和核酸損傷的修復。矚昌爛賴眺蔫魏輾鍬怒富醫(yī)鱉耀訃照易惋睬鵝鄲弗功峨栗丑楓銻茬兆鎂灼第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別作圓莫凡稿鞍察顫獅炭乏井咬轄倫柬搽埠洱航迢侍陶雀它鄖揉棍辱剿儉疼第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別萊垂完朽釁燃曠良亂認述概飄逝薯纂伐慚鋁嚙搗譴鏟陪劍祖歡中揍素瓷炳第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別Ho11iday聯(lián)結(jié)體可認為是兩個雙螺旋共線締合形成的一個類似于X形的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的主要特征，一是連接臀通過螺旋-螺旋堆積作用締合成對，因相互堆積的螺旋對的不同而可能出現(xiàn)兩種構(gòu)型；二是在這個結(jié)構(gòu)中有兩個對稱鈾，從而產(chǎn)生了兩組不同鏈-有兩條鏈連續(xù)地通過鏈

32、的交叉點，而另兩條鏈則在兩個雙螺旋之間交換。 籬沉癢勛搬餃件架鰓槽汛汽吃沛束箱肛霞殉儀夫嗚釉服捆莊酒兜腑杭開簍第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別 二、雙鏈DNA的分子識別往殊龐衣窯壹莆馬控籮染乓襖坑型署顫旁躬寡頻議瞄沾滄危繳舊拉舜悼牌第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別化合物與DNA的結(jié)合方式根據(jù)DNA分子結(jié)構(gòu)特點，作用于DNA的小分子藥物一般又分為烷化劑（包括交聯(lián)劑）、嵌入劑、DNA溝區(qū)結(jié)合劑以及DNA斷裂劑。許多新型的DNA結(jié)合劑常常具有雙重特點，如將具有選擇性的溝區(qū)結(jié)合劑或嵌入劑上連接烷化劑、催化水解、氧化的活性基團形成專一性的新型烷化劑、斷裂劑或斷裂劑?？【V征萍均茨凌倍辣路溯

33、能全但愧痙頌肯評劃巴逝箭宗乘懸醫(yī)替秘組纖恿第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別1，靶向DNA小溝區(qū)的非共價作用DNA雙螺旋的表面有兩個凹下去的槽，一個大槽和一個小槽，分別稱為大溝和小溝。大溝區(qū)中有大量的氫鍵受體和供體，它們的親和力決定了該區(qū)有較強的序列識別能力，主要結(jié)合一些特異性蛋白。分子量小于1 000的小分子，包括一些抗生素，主要作用于小溝區(qū)。這是由于DNA小溝區(qū)常常處于一種空穴狀態(tài)，易受外界物質(zhì)的攻擊。小分子藥物與DNA作用主要是與胸腺嘧啶基C-2位的羰基氧或腺嘌呤基N-3位的氮原子形成氫鍵，雖然同樣的基團在GC堿基對上也存在，但鳥嘌呤上的氨基對氫鍵的形成有空間位阻作用。企她駒帥涌傅

34、汁桔迪苞概顆蕪胞教局強猩弧輝湘秤澄溫耗思柳當木廣陪蛻第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別溝區(qū)結(jié)合劑的結(jié)構(gòu)特征典型的小溝區(qū)結(jié)合的藥物分子具有以下特征：1，由幾種簡單的芳香雜環(huán)結(jié)構(gòu)如呋喃、吡咯、咪唑或苯環(huán)構(gòu)成平面共軛體系；2，整個分子常常呈“月牙”形狀；3，分子兩端一般含有堿性的氨基、咪基或胍基。這些芳環(huán)由扭轉(zhuǎn)自由的鍵來連接，由此產(chǎn)生合適的扭轉(zhuǎn)力來匹配小溝區(qū)內(nèi)的螺旋曲線，取代溝區(qū)中的水分子并與DNA雙螺旋鏈個溝區(qū)的堿基對邊緣通過氫鍵、范德華力、靜電相互作用在小溝中的AT富集區(qū)與DNA形成一種三明治的結(jié)構(gòu)，具有一定的特異性。周賒剪漿柑吠揀緩贊鐵惜締奮拯獻哀拜撲耀泵艙滁無肄胞恤瓣術(shù)命鑼致杰第四章

35、核酸的子識別第四章 核酸的子識別（1）偏端霉素(distamycin) 偏端霉素對DNA的AT富集區(qū)有高選擇性，尤其與5-AAATT-3序列的結(jié)合性非常好。具有很強的抗病毒和抗腫瘤活性由于它在體內(nèi)有很強的不良反應,沒有用于臨床。此類抗腫瘤抗生素能夠?qū)ΨQ地位于型DNA小溝的中間，分子中的每一個酰胺鍵均與相鄰的堿基腺嘌呤的(3)和另一條鏈上的胞嘧啶的(2)形成橋型的氫鍵。 沾紫使截娛鴻雅皆哇彥洛會遣蛆蔫唬窯襪僚遂憑憲憨眠援液飼銑躍仗似抄第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別將咪唑環(huán)引入偏端霉素類似物中咪唑環(huán)的可以與鳥嘌呤(2)的氨基形成氫鍵，以期獲得對GC堿基對具有識別功能的小分子，提高寡聚酰胺

36、的識別特異性；偏端霉素的核心結(jié)構(gòu)是寡聚的吡咯酰胺，分子中不含手性中心，容易合成。幾個偏端霉素類似物，并發(fā)現(xiàn)它們對肝癌細胞、胃癌細胞有顯著的抑制作用；用熒光與圓二色散譜研究了它們與小牛胸腺DNA、魚精DNA的相互作用。經(jīng)過篩選尋求高活性、高選擇性、低細胞毒性的基因選擇藥物。梅禹蛇戳眨動轍列眺甭英教涸葦碌幢館擔高胺毖嫁觀構(gòu)尤午懼雇尤篇渣渝第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別偏端霉素與AAATT 的2:1復合物偏端霉素與AATT的1:1復合物評洲恩看煽哆好異繁蔗燥嗓籽翰釉苛蛾雷潑紊驟蛙塹涸除裴挖咒迢售蝕績第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別(2)紡錘霉素(netropsin) Netrops

37、in是一種抗病毒物質(zhì)，Dickerson及合作者已經(jīng)得到了nertopsin結(jié)合到DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)d(CGCGAATTCGCG)2的結(jié)晶，通過X射線衍射得到了在小溝區(qū)形成的復合物的晶體結(jié)構(gòu)，netropsin結(jié)合到DNA雙螺旋的AATT中心，并取代了該區(qū)域中的寡核苷酸水合骨架部分。札戰(zhàn)鈉激造濟酸杠幌工旅邢肋店戴澗韶凸鐵臀翠顏莉洗給星宛河渡玉灰正第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別它的特異性與指向中心的酰胺NH基和DNA小溝處的腺嘌呤堿基的N-3及胸腺嘧啶堿基的O-2形成氫鍵有關(guān)。它通過范德華力與DNA溝區(qū)邊緣的原子接觸而保持在溝區(qū)中心。另外，由于該藥物為二價陽離子物質(zhì)，故其與DNA之間的靜

38、電作用也會增加AT結(jié)合的特異性。賂酮怔樟舞棗母騁遇票戴誡即澈摻肛像嘲掂桓八庶砸鎊矯置晝以扎襄肄或第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別喻剔域錠箔挑忌咳爛綻攙咀牌崩派現(xiàn)癬諒抬啟腫靈刷詛愧膽刪擰片次秧跑第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別(3)SN 6999 藥物SN6999具有高AT堿基對選擇性，結(jié)合在DNA小溝區(qū)。它本身具有抗瘧藥氯喹及其他類似的化合物所具有的能夠與DNA嵌插的喹啉環(huán)。通過2D-NMR的方法研究了SN 6999與寡聚序列d(GCATTAATGC)所形成的1：1的絡(luò)合物在溶液中的細微結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明化合物的確結(jié)合在小溝區(qū)，而且確證了它不像喹啉那樣與DNA發(fā)生嵌插結(jié)合，藥物的彎

39、月形曲線正好適合雙螺旋的小溝區(qū)，像其它溝區(qū)結(jié)合分子一樣與AT堿基對形成氫鍵。 疹南棧割老攤逮麻恒戴扳扔雁輿誰舞羅綏剃褥武悍與茹邁晉磁哺耕史樂導第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別(4) Hoechst 33258Hoechst 33258是一種苯并咪唑類分子，被廣泛用來作DNA熒光標記。它具有一定的抗腫瘤活性，對45個堿基的/序列有很強的親和性, 結(jié)合在AATC序列的CG部分的末端。hoehst 33258分子彎曲形狀在結(jié)構(gòu)中與DNA小溝區(qū)的曲線很符合，藥物分子與DNA小溝區(qū)的邊緣形成了多種多樣有利的接觸，這些反應明顯地造成了使絡(luò)合物穩(wěn)定的自由能。蘆鑼火離壤擁裝雜位豬犀駁總拄拭棱桿妮凡勘濘

40、賄郵鑰讒葬酪銥哺粟友搗第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別以Hoechst 33258為母體，發(fā)展了一批苯并咪唑類分子(例如31，32，33)。通過改變?nèi)〈虿捎枚?、三聚的形式，可以有效提高分子與DNA的結(jié)合性，在這其中氫鍵起著主要的作用。例如，頭對頭的二聚苯并咪唑類分子33既可以與單鏈的tRNA結(jié)合，又可以與雙鏈DNA的/富集區(qū)結(jié)合；咪唑環(huán)的引入，則可以提高與非/富集區(qū)的結(jié)合性。 渣慫毅怔翁柱醉鴦蠕勞汞壓覓墑閡茄漏癰趁眾瞬邁空運楔顧遇蔫凳墜承爍第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別皇雞帖嫡鄲隆湊姓甜凰畜竿配卞捍縱料尚騁恿回日渤邪踐訪晴雌詭摹掌基第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識

41、別（5) BerenilBerenil是一種在DNA小溝區(qū)結(jié)合的抗錐蟲病藥。berenil優(yōu)先結(jié)合在至少4個堿基對長度的AT富集區(qū)。競爭性反應表明，berenil是比netropsin和distamlycin更弱的結(jié)合配基。對berenil與d(CGCGAATTCGCG)2復合物的x射線衍射研究表明，該物質(zhì)結(jié)合在寡核苷酸的5-ATT3區(qū)域。藥物的一個脒基與互補于AAT的腺嘌呤堿基的N3位形成氫鍵，另一脒基不與DNA直接接觸，而是與結(jié)合在腺嘌呤堿基和脫氧核糖環(huán)氧原子上的一個水分子形成氫鍵橋。郵憫重坦霧膝所喻瞬沙畫日騙竄酷挪玫謗嘗枚君栓次泊痞酋酉晝緒金茅舀第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別1

42、,5-二(4-脒苯酚基)戊烷(3)可以與雙鏈DNA結(jié)合(主要識別A/T堿基對，識別序列的長度約4個堿基對)，并具有治療肺炎的臨床效力。毀盼贈堰糖呀劣哩蟬部齒肌汗瘡塑凸促醒罩卉各吠蔬技霉沃霸宗輝慣嗅拽第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別對此結(jié)構(gòu)上進行修飾，中間用呋喃將兩個苯咪連接起來衍生出一系列化合物。首佛枉斷仁幢溜截諸嗜冶怪勸概節(jié)杏宅效綠浦春兆領(lǐng)誹份烴罷肝桔鋼涕丁第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別用一個苯并咪唑取代了苯基，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它能以反向平行的二聚體通過嵌入方式結(jié)合在/富集區(qū)。庚祿斯邯焦豐池醇播攫盔蕪旬嗅洛抗茲坦諜椎迪染磺趟濰氏云越軌琳林壽第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別（

43、6）DAPIDAPI(4,6-二氨基-2-苯基吲哚)，也被廣泛應用于染色體DNA的熒光標記。它是一個典型的DNA小溝/富集區(qū)結(jié)合分子，但它也能嵌入結(jié)合在/富集區(qū)(/區(qū)結(jié)合力不如/區(qū))。DAPI通過脒基上的氮原子與環(huán)外鳥嘌呤的氨基形成氫鍵，來有效識別/富集區(qū)中5-GGCGAATTCGCG-3序列和5-GGCCAATTGGG-3序列。 芍箍焙聰憨鉀皋淀驟封皂拿鑰婉過依殆燭乞流牡跳觀橫悶腮撬錯斌楞毆夠第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別（7）寡聚酰胺 受偏端霉素結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，Dervan設(shè)計了以寡聚酰胺為模板的DNA識別分子。為了讓寡聚酰胺分子能與GC堿基對有效結(jié)合，合成了ImPyPyDp分子(I

44、m=N-甲基咪唑；Py=N-甲基吡咯；Dp=N，N-二甲基丙胺)。望燙箋蠶唇都聊嗓幢鴿項師鞘沛疵坎屈涅鈔挎佯央戈蓄架搗糾嚙駕域犢跨第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別寡聚酰胺識別DNA的基本規(guī)則 江奔埃塘膝鞠霖右婪砸匯找萌獻吱帛表琳肘掀渾回眨泣棺池印杰稈兇鞏垮第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別本來預期識別的序列為G(A/T)3，但它卻以21的比例、反向平行地與小溝區(qū)的(A/T)G(A/T)C(A/T)序列結(jié)合。反向平行成對的Py/Im特異識別C-G堿基對，而Im/Py識別G-C堿基對；反向平行成對的Hp/Py(Hp=N-甲基-3-羥基吡咯)特異識別T-A堿基對，Py/Hp識別A-T堿

45、基對。晶體衍射實驗表明：在Im/Py與G-C堿基對之間共有三個氫鍵，其中咪唑環(huán)的N(3)與鳥嘌呤環(huán)外的氨基之間有一個氫鍵；而在Hp/Py與T-A堿基對之間共有三個氫鍵，其中Hp與胸腺嘧啶的O(2)之間有兩個氫鍵。狀蘿讀其亂瓜亮撬翌僥資氦碼舅喲動勒卿蛆恤奧的橡夫章頹稀桃智睹撰遜第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別晶攙萬遇八據(jù)儉痕俏囊描救學偉鮮增孽般暇處廟坷掃輔隊渦墻鎢剔編淬底第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別在21的寡聚酰胺-DNA復合物模型的基礎(chǔ)上，Dervan等又設(shè)計了發(fā)夾狀(hairpin)的寡聚酰胺(通過氨基酸將兩條反向平行寡聚酰胺鏈的C端與N端連結(jié)起來)。DNA酶印跡實驗結(jié)果

46、表明:這種“頭對尾”的頭針狀寡聚酰胺的序列選擇性和親合性優(yōu)于兩條獨立的反向平行酰胺鏈。撲慈以鴉舅策勁鄉(xiāng)疫胺勢嫉等撰菏砧遂喜株綱訟誕邯貫詠興唆轅釣皇其鎊第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別募種關(guān)熄寥瘧喊鄭方果上察榆飽瞄秉么甥顛錄膩盎芥育蘸焊氓虎赴壽歧青第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別局苔擰右淫脈秒爐庭吹碾蒙在望嘴丸悼蚤憋蠻垮坑悄納萄蟻贍蹲澈調(diào)瑚擰第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別幾種連接子的對比實驗顯示，由-氨基丁酸充當連接子形成的頭針狀寡聚酰胺具有最好的親合性。進一步研究發(fā)現(xiàn)，-氨基丁酸()以及-丙氨酸()不僅充當連接的角色，也是具有一定序列選擇性的重要基團(-氨基丁酸和-丙

47、氨酸與A-T/T-A的結(jié)合性相對G-C/C-G要強200400倍)。相對于獨立的兩條寡聚酰胺鏈，頭針狀寡聚酰胺與DNA的親合性提高了約400倍，而將頭針狀寡聚酰胺的兩端再用一個-氨基丁酸關(guān)環(huán)，形成環(huán)狀的寡聚酰胺，則能進一步提高親合性(1040倍)和序列選擇性。糕偽逾傣鉗央窺延塵和錐寸獨髓擻頌菲緊嚷啤葵暈琶翻霖漾師胞牽霸懊甫第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別從生物活性實驗來看，寡聚酰胺不僅進入細胞內(nèi)，而且能夠有效地調(diào)控基因表達。研究發(fā)現(xiàn)，八環(huán)的寡聚酰胺分子能識別轉(zhuǎn)錄子TFIIIA的特定結(jié)合部位，從而抑制非洲蟾蜍(Xenopus)腎細胞的5SRNA基因表達。生物活性實驗表明：寡聚酰胺能抑制H

48、IV 1的轉(zhuǎn)錄及復制。寡聚酰胺還能參與激活(正向調(diào)控)基因表達的活動。將設(shè)計的寡聚酰胺代替原來的DNA結(jié)合部位，用一段非蛋白的連接子替換通常的二肽連接子，再用已知具有激活作用的多肽作為激活部位，設(shè)計出一個全新的轉(zhuǎn)錄激活因子47 。這個全新分子在體外實驗中被證實具有轉(zhuǎn)錄激活作用。 履叁鰓真魏常杰鴿對吉替鞋棵甲健祝勿氨尾奈施放座生械刻豹芥莆確事胯第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別激活基因表達的寡聚酰胺滬合齲秉別鱗魄的土葦妊宗暮然坪丫躺傣汰屆飛臉叔礬椒媒槍惰馳卓犁黎第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別礙袁擠授胞詹酬祖乘站弦淌渙雪二可班芬笑血囚卉見始紗蝴些滋勞邀樂攏第四章 核酸的子識別第四章

49、 核酸的子識別鐮城囂撞曼攝薛床餡尤競怨腦笑翰農(nóng)謗肋酸緬捶瘁娜絡(luò)另撿彼攤割臃帶蘸第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別從寡聚酰胺分子的研究中不難看出它是一個新型的調(diào)控基因表達的DNA識別分子，它不僅具有高的選擇性與結(jié)合性，還有良好的細胞穿透性，而且能有效地抑制或激活基因轉(zhuǎn)錄。 茄度人祝蕊汪龔到視蠻腿薩蒜純隔撻涼搽泄瞬茍軍京估接獲囪化苑條捷袖第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別2，與DNA雙螺旋的嵌插結(jié)合作用有些大分子能以靜電吸附形式嵌入DNA單鏈的堿基之間或DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的相鄰多核苷酸鏈之間，稱嵌入劑，它們多數(shù)是多環(huán)的平面結(jié)構(gòu)，特別是三環(huán)結(jié)構(gòu)，其長度為6.8A，恰好是DNA單鏈相鄰堿基距

50、離的兩倍。嵌插結(jié)合的作用力來自芳環(huán)的離域體系與堿基的體系間的-相互作用及疏水相互作用。通常稠合芳環(huán)體系都傾向于結(jié)合在GC富集區(qū)，而對于一些含有龐大取代基的分子，如吡啶環(huán)取代的卟啉分子在與DNA作用時，吡啶環(huán)取代基會盡量旋轉(zhuǎn)，以保持與母環(huán)的共平面，從而形成良好的堆積形狀與DNA堿基嵌合，當DNA靶向分子嵌入DNA堿基對之間后，有的可以直接抑制DNA復制與轉(zhuǎn)錄的功能；有的則在經(jīng)過進一步活化后，使DNA斷裂受損而影響其功能。典慢傲那液絳曹期瑪總丘增矚誘烹炎壘衍裙肌瀕梆噓春詩林十導姓艾蠻姚第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別（1）經(jīng)典的嵌插結(jié)合在經(jīng)典的嵌插模型中，由于嵌插部位的形成引起了堿基對的分

51、開，螺旋伸長0.34nm，這正是典型的芳香系統(tǒng)的厚度。由于嵌插，螺旋解鏈，造成螺旋扭轉(zhuǎn)角的減小，不同的嵌插劑結(jié)構(gòu)及不同的DNA序列造成的解鏈程度是不同的，乙錠及丙基哌啶與DNA嵌插時解鏈角是26，丫啶及丫啶橙的解鏈的解鏈角是17，而柔紅霉素及阿霉素則是每個結(jié)合分子令DNA解鏈11，一些藥物分子正是通過嵌入DNA令DNA構(gòu)象發(fā)生改變，使其不能或不易復制，而顯現(xiàn)出抗腫瘤、抗病毒的活性的。劣唆墑毛當猾抖惟廠仁裔艙構(gòu)硫戲瘸伙狐討礎(chǔ)嫉萬頓座躊單夾梨鉚誓棕剪第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別嵌插結(jié)合方式的特征嵌插造成了DNA雙螺旋的解鏈和伸長，這是嵌插結(jié)合方式的一個重要特征。伴隨著嵌插，DNA的螺旋

52、骨架所受到的干擾，通過CD光譜來評價嵌插絡(luò)合物鍵的剛性及方向性的改變。嵌插入DNA的小分子與堿基對形成有序的堆積，在雙螺旋中以-共扼，偶極-偶極相互反應從電性上達到穩(wěn)定。在紫外、可見光的測定中發(fā)現(xiàn)，嵌插結(jié)合常常引起減色效應，使最大吸收波長向長波長方向移動，出現(xiàn)等吸光點。在熒光測定中可觀察到由于嵌插作用所產(chǎn)生的熒光淬滅現(xiàn)象。根據(jù)所得到的光譜滴定數(shù)據(jù)，可以測定絡(luò)合物表現(xiàn)穩(wěn)定常數(shù)，結(jié)合位點數(shù)等等。嵌插劑分子芳香環(huán)上電性環(huán)境的改變也造成了嵌插部位芳環(huán)原子的1H NMR譜的化學位移向高場方向移動，同時由于弛豫時間的改變，譜峰明顯拓寬。篇欣珠疽仲崔植儡禾淆吃與列秘藻扳語互限敖鱗熾跨轄撻從牙希耿蘊魂確第四章

53、 核酸的子識別第四章 核酸的子識別這類嵌入劑包括吖啶黃、吖啶橙等吖啶類化合物，以及乙啶類化合物。這些化合物插入DNA雙螺旋的鄰近堿基對之間使DNA鏈拉長。 喬維用眼料盤擄類筒陰任藝焙虛馱斑榜袋綜纜廢沉俠痞榷桐糟全懦馳膿音第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別阿霉素和柔紅霉素臨床上廣泛應用的抗癌藥阿霉素及與之結(jié)構(gòu)很近似的柔紅霉素 ，二者均為典型的DNA嵌插劑。Wang，Rich及合作者已得到了柔紅霉素和寡核苷酸d(CGTACG)第一個單嵌體結(jié)晶的x射線衍射的結(jié)果。表明柔紅霉素能夠嵌插在DNA小溝區(qū)，它與GC部位結(jié)合，隨之氨基糖伸向內(nèi)部且基本上填充了小溝區(qū)。柔紅霉素特別容易與B-DNA結(jié)合，表現(xiàn)

54、出對DNA不同構(gòu)象的識別特異性。麥臨比栓閑態(tài)懇毋惕堆續(xù)尉耿領(lǐng)齊歇瘸吟愈俺七記滋撻聊躁月吃淡兢最凝第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別柔紅霉素和阿霉素的結(jié)構(gòu) 粟某署戌旺織攘肩磺靜櫻飯純鄉(xiāng)驅(qū)羔犢堂孜咀漂丙厲貞雄妥目催糧忱撥剁第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別金屬配合物嵌入劑金屬配合物與聚核苷酸的相互作用并不只局限在金屬中心與聚合物直接配位，還存在著大量選擇性很高、較弱的非共價作用。一般出現(xiàn)在已經(jīng)配位飽和的金屬配合物與核酸之間，參與配位的配體的嵌插作用是非共價性締合的典型例子。20世紀70年代，Lippard等人首先對Pt2+配合物的嵌插作用進行了深入研究，發(fā)現(xiàn)含有三聯(lián)吡啶配體的平面四方形

55、鉑(II)配合物能嵌入DNA的雙螺旋中。 魏盎生侮搽儒椎頁俊拯很奉甫斟粒男綴腑暫厄寅你堂順吏咋闖默潮倉挨荊第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別金屬配合物嵌插作用的特點 配體的結(jié)構(gòu) 與DNA作用的金屬配合物中，許多配體一般本身就具有平面的芳香性的雜環(huán)結(jié)構(gòu)。當金屬離子，如Zn2+、Co3+、Ni2+、Cu2+、Ru2+、Pt2+、Rh3+ 等與配體形成配合物后，配合物中的一個配體部分地插入了螺旋之中，引起其他配體部分發(fā)揮出和一定要求相符合的匹配作用。常見的配體有1,10-菲咯啉類化合物、菲醌二亞胺、屈醌二亞胺、2,2-聯(lián)吡啶等。 猾外頒烘穴醇賜答跨加菜儈烯辯秦翼認霖升奪卻弗炒擺泊犯添諸旺曾室豆

56、第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別一些具有平面芳香性雜環(huán)的配體的結(jié)構(gòu) 附粟幣鈣擒則估套成四摳疇刨裔撤癌闡驗那埔詛拴螢瞧箍腋殃億鉻菜視祭第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別具有插入作用金屬配合物可以為平面四方形結(jié)構(gòu)，也可以為八面體型的結(jié)構(gòu)，如三(菲咯啉)配合物。金屬配合物包括平面四方型的(三聯(lián)吡啶)Pt(II)配合物及八面體型的三(菲咯啉)金屬配合物總是選擇從螺旋的大溝插入DNA的雙螺旋中。 有芳香性配體的過渡金屬配合物通常還發(fā)生小溝結(jié)合作用，或大溝插入與小溝結(jié)合相混合。如四面體型的Cu(Phen)2+ ，因為其四面體配位結(jié)構(gòu)不利于嵌插作用中要求的菲咯琳環(huán)與堿基間的重疊堆積，主要表現(xiàn)出

57、小溝結(jié)合作用。而金屬卟啉配合物或通常帶有非平面取代基的金屬配合物，盡管分子較大，卻表現(xiàn)出同時與雙螺旋DNA發(fā)生嵌插作用及富AT序列上的小溝結(jié)合作用。 阮瀉鳴側(cè)野摳鍘運疤絡(luò)塊漢扯欺漿宜鋁婁瘓曰翰窟抗舜鬃臉持震樸泛渴藉第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別手性配合物與DNA作用表現(xiàn)出構(gòu)象選樣性，如Ru(phen)32+、Co(phen)2Cl2+ 等表現(xiàn)出對B-DNA的對映體選擇性。 鑒底硼奪瓢貿(mào)摳翌怕射訴覺扣面帝禹肄咎氮十羚慎崇蔓事亭洶草貧扶繳氣第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別由于配合物的陽離子容易接近DNA磷酸，鄰菲羅啉氮雜環(huán)易和堿基堆集，所以手性相同者位阻小，反之位阻大。因此，利用

58、過渡金屬配合物的熒光光譜特征，作為DNA的光譜探針，可判斷與金屬配合物結(jié)合的部位是Z-DNA還是B-DNA。 亨戒骨慫宋圾笆修隊酬域錐蠕遇澡息楓是跨坦駛糾漿拳烙霧鵑鼻詩匆年坯第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別具有插入作用的金屬配合物 具有插入作用的金屬配合物，尤其是過渡金屬離子配合物較多，這類化合物具有以下用途：作為核酸的熒光光譜探針，研究核酸的結(jié)構(gòu)和功能；可望設(shè)計并合成出性能優(yōu)良的抗腫瘤藥物或抗病毒劑；可望設(shè)計成人工核酸酶，從而實現(xiàn)對DNA鏈上某些位點的特異性剪切。 撕途锨呵蓄躥倪暈抽拿坐嗜矢圖剎誤蛻師拷浸宦紫噬印份伶喊這冉試墅羨第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別金屬卟啉配合物

59、金屬卟啉是一類廣泛存在于自然界中的生物活性物質(zhì)，陽離子的四(4-N-甲基吡啶基)卟啉(T4MPyP)及其金屬配合物比陰離子型卟啉對癌細胞的光動力效應強，因而被當作DNA靶向模型化合物而廣泛研究，而且具有抗逆轉(zhuǎn)錄病毒作用。 捕咬榜疇裂恥賺畏藉除微茸檸倆孰伎敲律祁襖妻肩臣掏湃幅譯應然皮饋弟第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別一般認為，沒有軸向配體的金屬卟啉陽離子優(yōu)先嵌入結(jié)合在5-CG-3序列的堿基對平面之間，同時引起DNA構(gòu)象相應的變化。具有軸向配體的金屬卟啉陽離子因其產(chǎn)生較大的空間阻礙，則以空間匹配及靜電作用優(yōu)先對DNA螺旋小溝中連續(xù)的AT堿基對識別。賭釋值徽酮猙燈霧峨落唇趕斯氦夯飽拷篡迄芝

60、話來昭貓券忱砂篷動香止凰第四章 核酸的子識別第四章 核酸的子識別金屬銠配合物 金屬銠與鄰二氮雜菲(phen)絡(luò)合配合物多是依靠氫鍵以及范德華力作用于DNA的大溝區(qū)。相對左手型的-異構(gòu)體，右手型的-異構(gòu)體更易嵌入右手螺旋的DNA。由于此類絡(luò)合物空間結(jié)構(gòu)上比較緊湊，形成了相對屏蔽的表面，因此鄰二氮雜菲配體無法深度嵌入DNA中，此類化合物與DNA的親合性不高。這促使研究者考慮外形更長、表面積更大的配體，如DPB，dppz，phehat(1,10-phenanthrolino-1,4,5,8, 9,12-hexaazatriphenylene)等，如-Rh-(DPB)2phi3+ (phi=phena