钌配合物

Introduction
自从1953年Watson 和 Crick提出DNA的右手双螺旋结构（B-DNA）后，各种类型的 非B型结构，包括A– DNA , C– DNA, Z– DNA,G –quadruplex 和 i-motif也在随后被识 别。其中Z-DNA是左手螺旋型的，它对基因表达的调节以及许多生理、病理过程有关。 在适当条件下可发生B-Z的转化。在Z-DNA中磷酸骨架更接近，使得它们之间的静电 排斥就比B-DNA中的大。Z-DNA是一种比B-DNA能量大的构象，且在体外极高盐浓度 下能更好的形成嘌呤-嘧啶重复对。最近的研究表明，手性药物可促进B→Z的转变。 但是Z-DNA的不稳定为研究带来了诸多的不便。尽管一些化合物有诱导产生Z-DNA的 能力，但是在生理条件下Z-DNA的形成对研究含螺旋结构的Z-DNA仍然是一个巨大的 实验挑战。进一步探索和发展可以有效诱导和稳定Z-DNA的试剂是很有必要的。 含多吡啶的钌（ǁ）配合物由于跨越所有三个空间维度和一个富光物理剧目容易地构 成刚性手性结构的组合，具有显着的DNA结合特性。它们中的一些已经被作为核酸 探针、DNA介导的电子转移、抗癌药物、DNA足迹试剂和序列特异性的裂解剂而被 广泛的研究。对钌（ǁ）配合物与B-DNA的研究已经很多，但是对钌（ǁ）配合物如 何诱导和稳定Z-DNA的研究却很少。 在目前的研究中发现两种多吡啶钌（ǁ）配合物[Ru(tpy)(ptn)]2+和 Ru(dmtpy)(ptn)]2+在较低的离子强度（0.05M NaCl）下可诱导B→Z的转变。形 成的Z-DNA在25℃到90℃内显示出良好的热稳定性。
Synthesis of [Ru(tpy)(ptn)](ClO4)2 ,Ru(dmtpy)(ptn)](ClO4)2
single-crystal X-ray diffraction analysis
Electronic absorption spectra
• 电子吸收光谱主要表现在紫外区强烈的π-π*的配体跃迁和可见区的 MLCT跃迁。
对钌配合物[Ru(tpy)(ptn)]2+和 Ru(dmtpy)(ptn)]2+的合 成、性质以及与DNA结合实验的研究
报告人：刘姣 日 期：
• 1 Introduction • 2 Experimental
2.1 Synthesis 2.2 Crystallography 2.3 DNA –binding experiments 2.4 Viscosity Measurements 2.5 Electronic absorption spectra 2.6 Isothermal Titration Calorimetry Studies
配合物1和2也显示插入结合 DNA的模式。
Viscosity Measurements
•
黏度测定可研究有配合物引起的DNA构型的改变。插入剂通常会增加DNA的 流体动力学长度而沟槽结合不会。黏度测定可灵敏的检测由插入剂所引起的 DNA螺旋的伸长和解旋。
[Ru(bpy)2(dppz)]2+和[Ru(phen)2(dppz)]2+ 是已知的DNA插入剂。会插入DNA 而延 长DNA的双螺旋长度最终使得相对黏度 升高。
配合物1和2的显著地MLCT吸收带出现在490nm和492nm。
Viscosity Measurements
•
黏度测定可研究有配合物引起的DNA构型的改变。插入剂通常会增加DNA的 流体动力学长度而沟槽结合不会。黏度测定可灵敏的检测由插入剂所引起的 DNA螺旋的伸长和解旋。
[Ru(bpy)2(dppz)]2+和[Ru(phen)2(dppz)]2+ 是已知的DNA插入剂。会插入DNA 而延 长DNA的双螺旋长度最终使得相对黏度 升高。
complex 2 with CT-DNA is driven by a moderately favorable enthalpy increase in combi-nation
with a large favorable entropy increase； the binding of complex 1 to CT DNA is more complicated: the first mode is characterized by a moderately favorable enthalpy increase in combination with a large favorable entropy increase, the secondary mode is char-acterized by a less favorable enthalpy decrease with a large favorable entropy increase.
以上可说明辅助配体的重要性。因为1和2都有相同的嵌入式发色团，区别仅在 于连接在金属中心的配体的位置不同。
B→Z Transition Induced by Ru(II) Complexes
•
•
Байду номын сангаас
以前曾报道多价离子如 Co(NH3)63+和Ru(NH3)63+是很好的促进B→Z DNA多聚 核苷酸构型转变的试剂，在毫摩尔级别就可完成转化。 CD 光谱检测随着配合物1和2的加入所引起的CT-DNA的B→Z 的转变。
Under physiological salt condition(0.05 M NaCl), the CD spectra of free CT-DNA at room temperature exhibited a positive band at approximately 275 nm and a negative band at approximately 245 nm (Fig. 5 a), a characteristic CD signal of B-form duplex.
490nm：Ru(dπ) →ptn( π*) 492nm： Ru(dπ) →L( π*) 随着DNA的加入，都有明显的减色效应，并伴有 一定的红移。 结合常数的比较： [Ru(tpy)(ptn)]2+ 1.2 × 106M-1 [Ru(dmtpy)(ptn)]2+ 1.0× 106M-1 [Ru(bpy)2(dppz)]2+ > 106M-1 [Ru(bpy)2(appo)]2+ 1.0× 106M-1 EB 1.4 × 106M-1 结论：目标配合物与DNA是以插入方式结合的，在芳 香发色团和DNA碱基对之间有强烈的堆积作用。 配合物1比2显示出与DNA稍强的结合能力，这可 能是源于在dmtpy中的两个甲基引起的空间和电子效 应。
配合物1和2也显示插入结合 DNA的模式。
Isothermal Titration Calorimetry Studies
• ITC是探索生物相互作用的先进技术。它是研究药物-DNA相互作用的最好的 方法之一。它的优势是能直接测量与反应有关的焓变。它显示了一个几乎完 整的关于底物与DNA作用的热动力学数据。 实验条件：25℃、pH 7.0、30mM HEPES缓冲液
结论：
complex 1：除了以强烈的吸热结合 模式为主，在滴定过程中还发现有 弱的放热的组分。 a. fitted with a two set of sites model, complex 2：明显的吸热结合模式 b. fitted with a single set of identical binding sites model
配合物1和2在较低的
然而，随着想CT-DNA中加入Ru（ǁ）配合物，CD谱会发 生许多显著的变化。 245nm处的峰会逐渐被抑制，然而 结论：在没有其他金属离子存在的条件下，配合 272nm 处主要的正峰和295nm 处的负峰会随着配合物 1的 物1引起了左手螺旋的 Z-DNA 结构的形成。对于配 增加逐渐出现，当配合物1的浓度增加至25µM时，新构 合物2也观察到相似的行为。 型的DNA的CD光谱与以前文献描述的Z-DNA的CD光谱 几乎相同。即主要的负峰在290nm附近，正峰在275nm 处。