圆二色谱测定技术在小分子化合物与DNA相互作用研究中的应用刘振佳,司伊康,陈晓光*(中国医学科学院、北京协和医学院药物研究所,北京100050摘要:圆二色谱(CD是研究DNA构象随环境条件(如温度、离子强度和pH的改变而变化的检测技术,也是研究DNA与配基(包括小分子和蛋白质等大分子相互作用的有力工具。DNA的圆二色谱是由其骨架结构中的不对称糖分子和由这些糖分子的构型决定的螺旋结构产生的。根据配基对原有的DNA圆二色谱信号的影响,以及诱导产生的圆二色谱新信号(ICD的不同特点,不仅可以得知配基与DNA具有相互作用,还可以推断配基与DNA结合的不同模式。研究表明这些ICD信号是由配基的电子跃迁偶极矩与DNA的碱基电子跃迁偶极矩在DNA不对称环境中发生偶合产生的。如果使用不同序列的短链DNA进行深入的研究,还可获知配基与DNA相互作用中的序列特异性。实验已经证明,圆二色谱法虽然灵敏度较低,但它具有快速、简便、样品用量少、对构象变化敏感及不受分子大小的限制等特点,可以作为核磁共振(NMR和X-光单晶衍射技术的补充。本文将介绍圆二色谱技术在研究DNA与小分子化合物相互作用中的应用以及本实验室利用圆二色谱技术研究抗肿瘤新药的初步结果。由于圆二色谱可作为新药研究中发现先导化合物辅助筛选的手段,因此可用于发现更多以DNA为靶点的药物,如抗肿瘤药、抗菌药、抗病毒药等。关键词:圆二色谱;诱导圆二色谱;抗肿瘤药;药物与DNA相互作用;DNA嵌入;DNA沟结合中图分类号:R917文献标识码:A文章编号:0513-4870(201012-1478-07ApplicationofcirculardichroismtothestudyofinteractionsbetweensmallmolecularcompoundsandDNALIUZhen-jia,SIYi-kang,CHENXiao-guang*(InstituteofMateriaMedica,ChineseAcademyofMedicalSciences&PekingUnionMedicalCollege,Beijing100050,ChinaAbstract:Circulardichroism(CDisanusefultechniqueformonitoringDNAconformationchangesresultingfromchangesinenvironmentalconditions,suchastemperature,ionicstrength,andpH,andalsoforthestudyoftheinteractionbetweenDNAandligands(includingsmallmoleculesandproteins.CDspectroscopyofDNAarisesfromtheasymmetricbackbonesugarsandbythehelicalstructuresoftenadoptedbynucleicacids.Bytheinterpretationofinducedcirculardichroism(ICDofligandsignalsresultingfromthecouplingofelectrictransitionmomentsoftheligand,DNAbaseswithintheasymmetricDNAenvironment,ligand-DNAinteractions,aswellastheDNA-bindingmodecanbeassessed.AnumberofimportantconclusionshavebeenreportedthatrelatedtotheobservedICDsignalsresultingfromtheinteractionsbetweenintercalatorsandgroovebinderswithDNA.Ifshortoligonucleotidesequencesareusedinthestudy,sequences–specificofbindingalsocanbededuced.CDdeterminationrequiressmalleramountsofsample,andnotlimitedbythemolecularweightorsizeandcanbeperformedrapidly;thoughCDisoflowresolution,butit’sacomplementtoNMRandX-raydiffractionmethods.ThisreviewwillintroducethecharactersoftheCDspectraofDNA,anditsapplicationto收稿日期:2010-04-15.*通讯作者Tel:86-10-63165207,E-mail:chxg@imm.ac.cnthestudiesofDNAwithsmallmolecules;someprogressofthestudiesinourlaboratorywillalsobediscussed.CDisexpectedtobeusedasascreeningmethodinseekingmoreDNA-targeteddrugs,suchas,antineoplastic,antimicrobialandantiviraldrugs.Keywords:circulardichroism;inducedcirculardichroism;antineoplastics;interactionbetweencompoundsandDNA;DNAintercalation;DNAgroovebinding圆二色谱(circulardichroism,CD测定技术是一种利用平面偏振光研究溶液中蛋白质、DNA等生物大分子二级和三级结构的快速、简单、较准确的方法。目前被广泛应用于这些大分子的结构与功能的研究以及配基(小分子或大分子药物与它们的相互作用研究中。尽管与NMR和X单晶衍射技术相比,CD提供的结构信息相对较简单,但由于测定时操作简便、所需样品量极少、可在稀溶液中测定、没有分子量或分子...