| 题名 | 电化学竞争置换法研究多环芳烃与DNA的相互作用 |
| 作者 | 王丽荣 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 郭良宏 |
| 关键词 | 电化学竞争置换 DNA 结合常数 PAH羟基化合物 原子力显微镜（AFM） 定量活性结构分析（QSAR） electrochemical displacement binding constant hydroxylated polycyclic aromatic hydrocarbons (OH-PAH) AFM QSAR |
| 其他题名 | Investigation of the Interaction of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon (PAH) with DNA by Electrochemical Displacement |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | DNA是生物体中重要的一类生物大分子，对生命遗传密码的翻译、转录、复制起着非常重要的作用。而DNA与识别分子的相互作用研究成为生命科学研究中的热门领域之一。本文利用电化学，紫外-可见光谱，研究了小分子化合物与DNA的相互作用，并建立和验证了电化学竞争置换法。继而采用所建立的电化学竞争置换法，结合原子力显微镜，和定量活性结构分析（QSAR）考察了环境化合物PAH类化合物与DNA的相互作用，进一步揭示了两者的作用机理。论文主要包括了以下几个方面： （1）建立了电化学竞争置换法，用于研究了小分子化合物与DNA的相互作用。DNA膜通过层层吸附自组装修饰到ITO电极表面，采用具有电化学活性的与DNA嵌入结合的Ru-dppz作为电化学指示剂，通过目标化合物的竞争置换作用，考察小分子与DNA的相互作用。一旦目标化合物与电化学指示剂发生竞争置换，会导致电化学指示剂信号下降。继而通过目标化合物的浓度－电流曲线，可以计算得出小分子化合物与DNA的结合常数。而草酸放大体系的运用，使得化合物能在低浓度条件下被检测。实验中采用竞争置换法考察了五种与DNA结合方式已知的多环有机化合物，包括4,6-diamidine-2-phenylindole, H33258, thiazole orange, ethidium bromide,和quinacrine。计算得到了五种化合物与DNA的结合常数，从4.3 × 105到1.2 × 107 M-1，所得的结合常数与文献报道值一致，从而验证了我们所建立的电化学置换法的可行性。我们期望，在进一步的研究中，能够将该电化学竞争置换法用于环境中的致癌物如PAHs与DNA的作用，从而阐明它们与DNA的结合与其致癌性间的关系。 （2）采用前期工作中建立起的竞争置换法，进一步考察了环境化合物PAH类化合物与DNA的相互作用，并计算出其与DNA的结合常数。电化学竞争实验结果表明，对于所考察的26种PAH羟基化合物而言，其中18种化合物的电化学信号降低超过50％，可以得到IC50值，从而计算得出其与DNA的结合常数，范围从8.3 × 105到3.0 × 106 M-1，我们认为其为强竞争化合物。而对于其他8种PAH羟基化合物而言，其电化学信号下降不足50％，无法得到IC50值，从而无法计算得到与DNA的结合常数，我们认为其为弱竞争化合物。因此，对于这8种弱竞争化合物，我们采用指数衰减曲线拟合，最终计算得到了这8种弱竞争化合物的结合常数，从4.5 × 105 到7.6 × 105 M-1。通过考察26种PAH羟基化合物在不同碱基对条件下的竞争置换行为，我们发现这些化合物的竞争置换行为没有明显的碱基选择性。而通过原子力显微镜实验结果，我们可以观察到PAH羟基化合物所引起的DNA膜的形态变化与嵌入剂Ru-dppz的变化类似，说明PAH羟基化合物与DNA也是以嵌入方式结合。为了考察化合物结构对于其与DNA结合作用的影响，我们采用定量活性结构关系考察了26种PAH羟基化合物的分子结构特征与其与DNA的结合能力间的关系。研究结果表明，对于26种PAH羟基化合物而言，最正氢原子净电荷 (q+H) 与结合常数Kb 在0.05 水平显著相关sig. (2-tailed)值为0.015，说明氢键作用可能对于PAH羟基化合物与DNA的相互作用产生影响。接下来，对于9种不同取代位点的苯并[a]芘的电化学竞争行为也进行了结构活性分析，结果表明Connolly accessible area (CAA), Connolly molecular area (CMA), 以及Connolly solvent-excluded volume (CSEV)与结合常数Kb在0.01或0.05水平显著相关，其sig.(2-tailed)分别为0.019, 0.012和0.009，从而表明体积效应可能会对于同一母体化合物的不同取代位点的PAH羟基化合物与DNA的相互作用产生重要影响。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 环境化学 |
| 公开日期 | 2010-06-29 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/522]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境化学与生态毒理学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王丽荣. 电化学竞争置换法研究多环芳烃与DNA的相互作用[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2009. |
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