DNA高次構造認識ルテニウム錯体の分子設計と認識作用

DNA构象识别钌配合物的分子设计及识别效果

• 批准号: 07740549
• 负责人: 渡辺 茂
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Kochi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07740549/
• 关键词: ルテニウム錯体; DNA; 分子認識; 水素結合; キラリティー; 静電相互作用

遺伝子結合タンパク質の緻密なDNA認識は、静電的・疎水的相互作用、および水素結合などの多点相互作用を介して発揮されている。本研究では、各種作用因子を系統的に考慮したDNA認識分子を設計し、その構造-認識作用相関の評価を通じて個々の作用因子に基づくDNA認識について基礎的知見を得た。具体的には、DNA認識分子として水素結合形成能を有するアデニンをRu(bpy)_3^<2+>(2,2´-bipyridine,bpy)やRu(phen)_3^<2+>(1,10-phenanthroline,phen)のキラルなルテニウム錯体に取り入れたRu(bpy)(pade)^+やRu(phen)_2(pade)^+(8-(2´-pyridyl)adenine,pade)を合成し、そのDNA認識作用の分光学的評価から“キラリティー"や“水素結合"を主体としたDNAの高次構造認識について検討した。DNA存在した測定したRu(bpy)_2(pade)^+やRu(phen)_2(pade)^+の吸収スペクトルには、インターカレーションに特徴的なスペクトル変化は認められなかった。しかし、発光スペクトルでは、5〜15%の強度の増加が見い出されるとともに発光偏光が観測された。さらに、平衡透析後測定したCDスペクトルから、Ru(phen)_2(pade)^+ではRu(phen)_3^<2+>と同様に二種存在する異性体(Δ,Λ)のうちΔ体が優先的にB型DNAと結合することが見い出された。これは、錯体がリガンドのアデニン部位と核酸塩基との間に水素結合を形成させた状態でDNAのメジャーグローブに結合した際、残る二つのリガンド(phen)とDNAのリン酸鎖との相互作用の違いによってΔ体が優先的に結合したと考えられ、水素結合やキラリティーのマッチングがDNAの微細構造認識に重要な役割を果たしていることがわかった。しかし、DNAに対する結合定数(K)はRu(phen)_3^<2+>(K=3000)やRu(bpy)_3^<2+>(K=270)に比べ、半分の正電荷しか保持していないRu(phen)(pade)^+(K=920)やRu(bpy)_2(pade)^+(k=30)では大へん小さく、ポリアニオンであるDNAとの結合に静電的相互作用が必要なことが確認された。

基因结合蛋白的精确DNA识别是通过静电和疏水相互作用以及氢键等多点相互作用实现的。在本研究中，我们设计了系统地考虑各种代理的DNA识别分子，并通过评估其结构-识别效应关系，获得了基于单个代理的DNA识别的基本知识。具体而言，腺嘌呤具有形成氢键的能力作为DNA识别分子，被用作Ru(bpy)_3^<2+>(2,2´-联吡啶，bpy)或Ru(phen)_3^<2 +>(1,10-菲咯啉,phen) 形成手性钌络合物。合成了 Ru(bpy)(pade)^+ 和 Ru(phen)_2(pade)^+(8-(2´-吡啶基)腺嘌呤,pade)，并通过光谱评估了它们的 DNA 识别活性。 DNA的高阶结构，主要由“T”和“氢键”组成。在 DNA 存在下测量的 Ru(bpy)_2(pade)^+ 和 Ru(phen)_2(pade)^+ 的吸收光谱中没有观察到嵌入特征的光谱变化。然而，在发射光谱中，发现强度增加了5-15%并且观察到发射偏振。此外，从平衡透析后测得的圆二色光谱来看，Ru(phen)_2(pade)^+显示存在的两种异构体(Δ,Λ)中，与Ru(phen)_3^<2+>类似，Δ发现异构体优先与 B 型 DNA 结合。当复合物通过配体的腺嘌呤位点和核碱基之间形成氢键结合到 DNA 的主要球体时，以及其余两个配体 (phen) 和 DNA 磷酸链之间的相互作用时，就会发生这种情况。由于Δ异构体的差异，Δ异构体优先结合，发现氢键和手性匹配在识别DNA精细结构中发挥着重要作用。然而，与 Ru(phen)_3^<2+>(K=3000) 和 Ru(bpy)_3^<2+>(K=270) 相比，DNA 的结合常数 (K) 仅保留一半的正电荷。钌(ph) en)(pade)^+(K=920) 和 Ru(bpy)_2(pade)^+(k=30) 非常小，需要静电相互作用才能与 DNA 结合，确认为聚阴离子。