DNA與其靶向功能分子相互作用研究進(jìn)展

魏 濤張麗紅陳美倫王冠軍姜 曼姜振潑

DNA與其靶向功能分子相互作用研究進(jìn)展

魏 濤1張麗紅1陳美倫1王冠軍1姜 曼1姜振潑2

DNA與小分子的結(jié)合區(qū)主要位于核酸的戊糖環(huán)、磷酸骨架、堿基部分。兩條核苷酸鏈形成的小溝、大溝、聚合的陰離子磷酸骨架，以及核酸的平行堆積的堿基儀器組成了小分子的識(shí)別位點(diǎn)。本文首先分析了DNA與其靶向分子相互作用的模式，其次，重點(diǎn)探討了DNA與功能分子相互作用的研究方法，具有一定的參考價(jià)值。

DNA；靶向功能分子；作用；研究方法

脫氧核糖核酸（DNA）是體內(nèi)抗癌藥物作用的主要靶標(biāo)，同時(shí)也是遺傳信息的承擔(dān)者。DNA與藥物的發(fā)生作用對(duì)于DNA的合成性質(zhì)及復(fù)制會(huì)在不同程度上造成影響，進(jìn)而對(duì)于癌細(xì)胞的惡化生長造成較大的抑制[1-5]。本文就DNA與其靶向功能分子相互作用研究進(jìn)展進(jìn)行探討，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 DNA與其靶向分子相互作用的模式

DNA與小分子的結(jié)合區(qū)主要位于核酸的戊糖環(huán)、磷酸骨架、堿基部分。兩條核苷酸鏈形成的小溝、大溝、聚合的陰離子磷酸骨架以及核酸的平行堆積的堿基儀器組成了小分子的識(shí)別位點(diǎn)[6]。盡管DNA靶向化合物具有較大的數(shù)量，但是按照DNA與它的結(jié)合方式可分為三類，分別是剪切作用、共價(jià)結(jié)合和非共價(jià)結(jié)合[7]。

1.1 非共價(jià)結(jié)合DNA與大多數(shù)藥物都是采取非共價(jià)結(jié)合的方式來進(jìn)行相互作用。非共價(jià)鍵指疏水作用、范德華力、靜電作用、氫鍵等弱作用鍵。它們?cè)诜肿铀降纳F(xiàn)象中對(duì)于基因調(diào)制、基因轉(zhuǎn)錄、基因復(fù)制等具有較大的調(diào)節(jié)作用，同時(shí)也對(duì)于形成生物大分子功能極為關(guān)鍵[8]。DNA與金屬配合物、有機(jī)小分子等功能分子的非共價(jià)結(jié)合又可分為三種模式，分別是插入作用、溝槽作用和靜電作用（圖1）。對(duì)于DNA與功能分子的非共價(jià)結(jié)合作用的研究近年來已經(jīng)成為了關(guān)注的熱點(diǎn)。

1.1.1 插入作用插入結(jié)合是指核酸的堿基插入小分子中的平面部分。插入劑按照插入分子結(jié)構(gòu)的不同可分為兩種，分別是雙插入劑和單插入劑。這些作用通常在GC富集區(qū)發(fā)生。小分子插入通常會(huì)表現(xiàn)出較大的抗腫瘤活性[9]。近年來發(fā)現(xiàn)，一些非融合型鏈狀芳環(huán)系統(tǒng)的插入劑分子的末端帶有正電荷而與 DNA之間也有插入作用，這很象小分子與DNA溝槽結(jié)合的模式。

圖1 配合物與DNA非共價(jià)鍵結(jié)合的三種方式

1.1.2 溝槽作用溝槽作用是指核酸的小溝或大溝的堿基與功能小分子進(jìn)行直接作用，在小溝槽區(qū)會(huì)結(jié)合DNA和大多數(shù)小分子。A-T富集區(qū)在小溝槽內(nèi)，小分子通過與氮（腺嘌呤堿基N-3上）和羰基氧（胸腺嘧啶堿基C-2上）形成氫鍵與A-T堿基二者相互結(jié)合，能夠避免DNA進(jìn)行復(fù)制，對(duì)于DNA能夠進(jìn)行非嵌入地束縛。近年來發(fā)展起來的藥物分子原型或人工核酸酶主要有偏端霉素、紡錘霉素等[10]。

1.1.3 靜電作用傳統(tǒng)藥學(xué)認(rèn)為，靜電結(jié)合的功能小分子無選擇性，只能對(duì)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的外壁進(jìn)行作用，沒有較好的應(yīng)用價(jià)值。但是實(shí)際并非如此，例如DNA磷酸酯骨架與TMPyP金屬卟啉帶正電的側(cè)鏈之間發(fā)生的靜電作用可以穩(wěn)定嵌入結(jié)合在的GC堿基。

1.2 氧化性斷裂氧化性斷裂通常需要用一定頻率的光照射或者加入如H2O2等輔助試劑在DNA與化合物的混合體系中，通過生成氫氧自由基或者原子態(tài)氧自由基來斷裂核酸，反應(yīng)機(jī)理為氧化還原反應(yīng)。

2 DNA與功能分子相互作用的研究方法

DNA與功能分子相互作用有無堿基序列選擇或構(gòu)型選擇，作用的形式（插入結(jié)合、溝槽結(jié)合、靜電作用），作用的位點(diǎn)（小溝、大溝）等，這些都需要采用多種方法才能夠?qū)ζ浼右源_定。電化學(xué)法、流體力學(xué)法、光譜法都是常用的研究技術(shù)。

2.1 光譜法目前對(duì)于DNA與功能分子相互作用最為廣泛的研究方法就是采取光譜法。眾所周知，許多DNA靶向分子和DNA都具有光學(xué)活性。光譜法主要包括熒光光譜法、紫外光譜法等，為了研究其結(jié)合機(jī)理，主要是對(duì)DNA與功能分子相互作用光譜學(xué)上的變化來進(jìn)行分析。

2.2 電化學(xué)方法電化學(xué)方法是光譜法的有效補(bǔ)充，能夠用于研究其它小分子與DNA的相互作用和電子轉(zhuǎn)移。電化學(xué)方法不會(huì)受到樣品的顏色干擾，具有較強(qiáng)的選擇性、靈敏性。利用電化學(xué)方法可以檢測(cè)DNA與小分子之間的相互作用，可以揭示許多藥理作用和生物現(xiàn)象，形成非共價(jià)復(fù)合物的整個(gè)電子轉(zhuǎn)移過程。

2.3 黏度法當(dāng)DNA堿基對(duì)中有含小分子化合物插入到，會(huì)使得溶液的粘度增大，DNA鏈長度增加；當(dāng)堿基對(duì)中有化合物以部分插入方式進(jìn)入，會(huì)使得溶液的粘度下降，扭結(jié)DNA的雙鏈；當(dāng)DNA與有含小分子化合物以靜電方式或者溝槽方式作用時(shí)，DNA溶液粘度就不會(huì)出現(xiàn)較大的變化。所以，DNA分子與金屬配合物之間鍵合模式的判斷，可以參考DNA溶液黏度的變化而定。

2.4 其它分析方法其它常用的方法有 X-射線晶體衍射法、質(zhì)譜法和核磁共振分析法等。每種方法有其獨(dú)特之處與局限性，這就需要多學(xué)科的協(xié)作及多種分析方法的綜合運(yùn)用。

[1] Samaniego F, Fanale M, Pro B, et al. Pentostatin cyclophosphamide and rituximab (PCR) achieve high re-sponse rates in indolent B-cell lyphoma without prolonged myelosuppression[J]. Blood, 2008.

[2] Romer W, Hanauske AR, Ziegler S, et al. Positron emission tomography in non-Hodgkin’s lymphoma： assessment of chemotherapy with fluorodeoxyglucose[J]. Blood,1998.

[3] Hueltenschmidt B, Sautter-Bihl ML, Lang O, et al. Whole body positron emission tomography in the treatment of Hodgkin disease[J]. Cancer,2001.

[4] Thill R, Neuerburg J, Fabry U, et al. Comparison of findings with 18-F-FDG PET and CT in pretherapeutic staging of malignant lymphoma[J]. Nuklearmedizin, 1997.

[5] Lapela L, Leskinen S, Minn HR. Increased glucose metabolism in untreated non-Hodgkin’s lymphoma： a study with positron emission tomography and fluorine-l8-fluorodeoxyglucose[J]. Blood, 1995.

[6] Cremerius U, Fabry U, Neuerburg J, et al. Positron emission tomography with 18F-FDG to detect residual disease after therapy for malignant lymphoma[J].Nuclear Medicine Communications, 1998.

[7] Maisey NR, Hill ME, Webb A, et al. Are 18 fluorodeoxyglucose positron emission tomography and magnetic resonance imaging useful in the prediction of relapse in lymphoma residual masses?[J]. European Journal of Cancer,2000.

[8] Kasamon YL, RL Wahl. FDG PET and risk-adapted therapy in Hodgkin‘s and non-Hodgkin‘s lymphoma[J].Current Opinion in Oncology, 2008.

[9] Pagel JM, Pantelias A, Hedin N. Evaluation of CD20、CD22 and HLA-DR Targeting for Radioimmunotherapy of B-Cell Lymphomas[J]. Cancer Research ,2007.

[10] Iagaru A, Zhu H, Mari C, et al. Comparison of efficacy and toxicity of bexxar and zevalin in the management of refractory non-Hodgkin’ s lymphoma[J]. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging, 2007.

RQ523＋.4

A

1673-5846(2013)07-0501-02

1青島市市立醫(yī)院，山東青島 266000

2即墨市婦幼保健院，山東青島 266200

姜振潑，郵箱：yxxx55@126.com