郁有祝,宋群立,郭玉華
(1.安陽工學院化學與環(huán)境工程學院,河南安陽455000;2.許昌幼兒師范學校,河南許昌461700)
紫外光譜法研究2-羥甲基苯并咪唑與DNA的相互作用
郁有祝1,宋群立2,郭玉華1
(1.安陽工學院化學與環(huán)境工程學院,河南安陽455000;2.許昌幼兒師范學校,河南許昌461700)
用紫外光譜法和黏度法研究2-羥甲基苯并咪唑與DNA的相互作用,考察離子強度對兩者相互作用的影響。結果表明:在pH=7.40的Tris-HCl緩沖溶液中,DNA使2-羥甲基苯并咪唑的紫外吸收光譜減色且紅移,測得2-羥甲基苯并咪唑與DNA的結合常數(shù)為5.2×107L·mol-1。隨2-羥甲基苯并咪唑濃度增大,DNA黏度增大,NaCl濃度增加,DNA-2-羥甲基苯并咪唑體系吸光度無明顯變化,2-羥甲基苯并咪唑以嵌插作用方式與DNA結合。
2-羥甲基苯并咪唑;DNA;紫外光譜;黏度;相互作用
D01∶10.19329/j.cnki.1673-2928.2016.06.004
苯并咪唑是含2個氮原子的芳香雜環(huán),這種特殊的結構可以與生物體內的酶和受體等形成氫鍵。以苯并咪唑環(huán)構筑的藥物分子,有廣泛的生物活性,如作為組胺受體拮抗劑、質子泵抑制劑、抗高血壓、抗菌、抗病毒、抗癌、鎮(zhèn)痛等[1]。同時,獨特的π-共軛結構以及對DNA序列具有高度的選擇性親和作用,使它的衍生物作為分子探針應用于DNA結構的研究。唐凌天等[2]研究發(fā)現(xiàn)在pH= 3.4時2-(4-二甲氨基苯基)-5-氟-6-嗎啉-1-氫-苯并咪唑(1)與小牛胸腺DNA存在明顯的相互作用,分子(1)是一種潛在的測定DNA的定量試劑。因此,苯并咪唑化合物與DNA相互作用的研究,有助于人們從分子水平上了解藥物的作用機理,為設計臨床上以DNA為靶標的藥物分子提供理論指導。
本文利用紫外光譜結合黏度法研究了2-羥甲基苯并咪唑與DNA的相互作用機理及作用方式,并進一步求出它們的結合常數(shù)。
1.1 儀器與試劑
HP8453紫外光譜儀;烏貝路德黏度計(上海良晶玻璃儀器廠);pHS-2C型酸度計(上海虹益儀器儀表有限公司)。
2-羥甲基苯并咪唑按文獻方法合成和純化[3],配制成濃度為1.00×10-3mol.L-1儲備液;小牛胸腺DNA(Sigma公司),用含有50mmol/L NaCl的Tris-HCl(pH=7.40)緩沖溶液配制,其濃度確定見文獻[4],濃度為3.89×10-4mol/L,溶液保存于4℃冰箱中備用;0.05mol/L Tris-HCl溶液(pH=7.4);1mol/L NaCl溶液;所用試劑均為分析純,實驗用水為二次蒸餾水。
1.2 實驗方法
1.2.1 紫外吸收光譜
分別取0.5mL 1.00×10-3mol.L-12-羥甲基苯并咪唑、不同體積3.89×10-4mol/L DNA溶液、2.0mL 0.05mol/L Tris-HCl(pH=7.4)緩沖溶液于10mL比色管中,用蒸餾水定容,混勻后放置30min,以相應的DNA和Tris-HCl緩沖溶液為參比,測定其在200~400nm的紫外吸收光譜圖。
1.2.2 DNA黏度測定
用烏貝路德黏度計測量黏度,溫度恒定在(25 土0.1)℃。黏度測試中,固定DNA的濃度,2-羥甲基苯并咪唑濃度逐漸增加。測試液相對黏度的測量方法及計算見文獻[5]。
2.1 2-羥甲基苯并咪唑與DNA作用的紫外吸收光譜
2-羥甲基苯并咪唑與DNA相互作用的紫外吸收光譜圖如圖1所示。加入DNA后,沒有新的吸收峰出現(xiàn),但最大吸收波長處的吸收峰強度隨DNA濃度的增大明顯減小,且吸收峰出現(xiàn)少許紅移。據(jù)Long E C[6]的研究結果,減色效應、紅移現(xiàn)象是物質與DNA發(fā)生嵌插作用的標志。通常認為,插入小分子與堿基對之間存在的堆積作用使得小分子的π*軌道與堿基的π軌道發(fā)生偶合,從而導致π-π*躍遷能量減小,產生紅移現(xiàn)象。同時偶合的π*軌道因部分填充電子,使得π-π*躍遷的概率減小,從而產生減色效應。同時還看到在215nm
處出現(xiàn)等吸收點,這說明二者形成了穩(wěn)定的絡合物[7]。
圖1 不同DNA濃度下2-羥甲基苯并咪唑紫外吸收光譜圖
2.2 結合常數(shù)
可求小分子與DNA的結合常數(shù)kb。其中,εa為加有一定量DNA的2-羥甲基苯并咪唑的摩爾吸光系數(shù),εb為完全結合DNA后2-羥甲基苯并咪唑的摩爾吸光系數(shù),εf為未加DNA的2-羥甲基苯并咪唑的摩爾吸光系數(shù),CDNA為DNA的濃度。根據(jù)該公式,以CDNA/(εa-εf)對CDNA作圖得到直線(如圖2),直線的斜率與截距之比即為結合常數(shù)Kb,求得2-羥甲基苯并咪唑與ctDNA的結合常數(shù)Kb=5.2×107L·mol-1。
圖2 2-羥甲基苯并咪唑與DNA的結合常數(shù)
2.3 黏度實驗
黏度法也被認為是檢測小分子與DNA相互作用的重要依據(jù)之一[9]。當小分子以嵌插模式與DNA結合時,DNA的相鄰堿基對的距離會變大以容納插入的小分子,導致DNA雙螺旋伸長,DNA溶液的黏度增大;而以靜電或者溝槽模式結合,DNA溶液的黏度無明顯變化[10]。由圖3可見,隨著2-羥甲基苯并咪唑濃度的增大,DNA相對黏度不斷增大,表明2-羥甲基苯并咪唑以嵌插模式與DNA結合,這與2.1結論相一致。
2.4 離子強度的影響
離子強度對2-羥甲基苯并咪唑-DNA體系吸光度的影響如圖4所示,隨著NaCl濃度的增大,體系的吸光度幾乎沒有變化,說明2-羥甲基苯并咪唑與DNA之間不存在靜電作用[11]。
圖3 2-羥甲基苯并咪唑對DNA黏度的影響
圖4 離子強度的影響
紫外光譜法、離子強度的影響及黏度實驗表明,在pH=7.40的Tris-HCl緩沖體系中,2-羥甲基苯并咪唑以嵌插方式與DNA結合,測得結合常數(shù)為5.2×107L·mol-1。本文為苯并咪唑類藥物的藥理研究提供一定的理論依據(jù)。
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O657.32
A
1673-2928(2016)06-0010-03
2016-03-11
郁有祝(1978-),男,山東臨沂人,安陽工學院副教授,主要從事有機分析方面研究。