姜芳茹，黃媛，劉佳榮，劉煒

（海南師范大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，海南海口571158）

Se(Ⅳ)對酒石酸長春質(zhì)堿與D NA相互作用影響的研究

姜芳茹，黃媛，劉佳榮，劉煒*

（海南師范大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，海南?？?71158）

利用熒光光譜法、紫外光譜法和粘度法研究了Se（Ⅳ）對酒石酸長春質(zhì)堿與DNA相互作用的影響.研究結(jié)果表明Se（Ⅳ）的加入使酒石酸長春質(zhì)堿與DNA的主要作用力由氫鍵或范德華力轉(zhuǎn)變?yōu)殪o電作用力，作用模式由溝槽結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)殪o電結(jié)合.由結(jié)合常數(shù)的改變及紫外光譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷Se（Ⅳ）對酒石酸長春質(zhì)堿與DNA的結(jié)合起抑制作用.

酒石酸長春質(zhì)堿；Se（Ⅳ）；DNA；相互作用

藥物分子與DNA作用的研究對于闡明抗腫瘤藥物的作用機(jī)制、藥物體外篩選、抗癌活性的比較具有重要意義[1].人體血液中存在的各種微量元素可能會與藥物發(fā)生絡(luò)合，從而影響藥物的作用機(jī)理和藥效[2].因此，研究微量元素對藥物與DNA結(jié)合的影響具有重要意義，本文主要研究Se（Ⅳ）（SeO32-）對抗癌藥物酒石酸長春質(zhì)堿與DNA相互作用的影響.酒石酸長春質(zhì)堿的結(jié)構(gòu)式見圖1.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

F-4500熒光分光光度儀（Hitɑchi）；TU-1901雙光束紫外可見分光光度計(jì)（普析通用）；PHS-25型pH計(jì)（上海雷磁）；微量注射器（上海精密儀器廠）；鯡魚精DNA（sigmɑ）；酒石酸長春質(zhì)堿（海南希源化工有限公司，純度>98%）；Se（Ⅳ）標(biāo)準(zhǔn)試劑（中檢所）.Tris緩沖溶液.其它所用試劑均為分析純試劑，實(shí)驗(yàn)用水均為二次蒸餾水.

圖1 酒石酸長春質(zhì)堿結(jié)構(gòu)式Fig.1The structure of Catharanthine Tartrate

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

定量的緩沖、長春質(zhì)堿溶液、不同量的DNA液和Se（Ⅳ）標(biāo)準(zhǔn)液，依次加入到10 mL比色管，定容、搖勻，測定熒光光譜.熒光激發(fā)波長選擇280 nm，發(fā)射波長為354 nm，狹縫寬度均為5 nm.

定量的緩沖、DNA溶液、不同量的長春質(zhì)堿溶液和Se（Ⅳ）標(biāo)準(zhǔn)液，依次加入到10 mL比色管，定容、搖勻，掃描紫外吸收光譜和進(jìn)行粘度的測定.

2 結(jié)果與討論

2.1 Se（Ⅳ）和DNA對酒石酸長春質(zhì)堿熒光發(fā)射光譜的影響

圖2和圖3分別為pH7.4tris-HCl緩沖液中酒石酸長春質(zhì)堿熒光發(fā)射光譜隨DNA和Se（Ⅳ）加入后的變化.從圖中可以看出，酒石酸長春質(zhì)堿在354 nm處有一最大發(fā)射峰，隨著DNA（圖2）和Se（Ⅳ）（圖3）的加入，該發(fā)射峰的熒光發(fā)射強(qiáng)度均逐漸發(fā)生下降，這表明DNA和Se（Ⅳ）均可與酒石酸長春質(zhì)堿發(fā)生作用.當(dāng)DNA和Se（Ⅳ）同時(shí)存在時(shí)，酒石酸長春質(zhì)堿的熒光峰強(qiáng)度則發(fā)生更大程度的降低，表明三者在溶液中發(fā)生了協(xié)同作用.

圖 2DNA對酒石酸長春質(zhì)堿熒光發(fā)射光譜的影響Fig.2The fluorescence emission spectra of Catharanthine Tartrate in the presence of DNA

圖3 Se(Ⅳ)對酒石酸長春質(zhì)堿熒光發(fā)射光譜的影響Fig.3The fluorescence emission spectra of CatharanthineTartrate in the presence of Se(Ⅳ)

2.2 Se（Ⅳ）對酒石酸長春質(zhì)堿與DNA反應(yīng)紫外吸收光譜的影響

圖4為DNA的紫外吸收光譜隨著Se（Ⅳ）和酒石酸長春質(zhì)堿加入后的變化.如圖所示，DNA在波長為257 nm處的最大吸收峰峰位隨長春質(zhì)堿的加入由257 nm移至260 nm，吸光度也明顯增強(qiáng).由于波長為257 nm處的吸收峰是DNA堿基對的特征吸收峰，因此說明長春質(zhì)堿與DNA堿基對發(fā)生了作用.連續(xù)加入定量的Se（Ⅳ），該處吸收峰吸光度又逐漸降低，這表明Se（Ⅳ）可能抑制了酒石酸長春質(zhì)堿與DNA堿基對的結(jié)合.

圖4 Se(Ⅳ)和酒石酸長春質(zhì)堿對DNA紫外吸收光譜的影響Fig.4The UV spectra of DNA in the presence of CatharanthineTartrate and Se(Ⅳ)

2.3 Se（Ⅳ）對酒石酸長春質(zhì)堿-DNA反應(yīng)結(jié)合常數(shù)的影響

根據(jù)靜態(tài)猝滅公式

對不同濃度的Se（Ⅳ）對酒石酸長春質(zhì)堿-DNA加合物的所有熒光強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果列于表1.從表1中可以看出，Se（Ⅳ）的加入在一定濃度范圍內(nèi)（0～2×10-5mol/L）內(nèi)使DNA對酒石酸長春質(zhì)堿的結(jié)合常數(shù)Kɑ逐漸減小.這可能是由于Se（Ⅳ）與酒石酸長春質(zhì)堿上的亞氨基形成π電子共軛體系絡(luò)合物，致使酒石酸長春質(zhì)堿上與DNA堿基對以氫鍵結(jié)合的活性位點(diǎn)減少，從而抑制了酒石酸長春質(zhì)堿與DNA的相互作用.

2.4 Se（Ⅳ）對酒石酸長春質(zhì)堿與DNA結(jié)合反應(yīng)的熱力學(xué)性質(zhì)及作用力的影響

由式（1）分別作出不同溫度下酒石酸長春質(zhì)堿-Se-DNA體系的lg（F0/F-1）～lgC關(guān)系圖，結(jié)果如圖5.通過外推截距可求出25℃和40℃時(shí)，酒石酸長春質(zhì)堿-Se與猝滅劑之間的結(jié)合常數(shù)分別為103.9872和103.9704.

表1 Se(Ⅳ)對酒石酸長春質(zhì)堿與DNA結(jié)合常數(shù)的影響Tab.1Effect of Se(Ⅳ)on the binding constant of CatharanthineTartrate-DNA

圖5 DNA對酒石酸長春質(zhì)堿-Se的lg(F0/F-1)～lgC關(guān)系圖Fig.5The working curve of lg(F0/F-1)～lgC of the binding of DNA to CatharanthineTartrate-Se

根據(jù)熱力學(xué)公式[4]求得酒石酸長春質(zhì)堿與DNA作用的有關(guān)熱力學(xué)參數(shù)：

由此可判斷酒石酸長春質(zhì)堿-Se體系與DNA間主要以靜電作用力結(jié)合[5].由于酒石酸長春質(zhì)堿與DNA間主要以氫鍵或范德華力結(jié)合[6]，說明Se（Ⅳ）的加入改變了酒石酸長春質(zhì)堿與DNA結(jié)合反應(yīng)的作用力.

2.5 Se（Ⅳ）對酒石酸長春質(zhì)堿-DNA體系粘度的影響

向固定濃度的DNA溶液中加入不同濃度的酒石酸長春質(zhì)堿和Se（Ⅳ），測定其相對粘度，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果按下式計(jì)算相對粘度：η=（t-t0）/t0[7]，式中t0為空白溶液流經(jīng)毛細(xì)管所需時(shí)間.實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示酒石酸長春質(zhì)堿-Se的加入未改變DNA的相對粘度，這說明Se（Ⅳ）加入后酒石酸長春質(zhì)堿與DNA不是以嵌入模式相結(jié)合[7].結(jié)合2.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果，酒石酸長春質(zhì)堿-Se體系與DNA間主要以靜電作用力結(jié)合，說明Se（Ⅳ）加入后酒石酸長春質(zhì)堿與DNA均是以靜電模式相結(jié)合.由于酒石酸長春質(zhì)堿與DNA是以溝槽模式相結(jié)合[6]，這說明Se（Ⅳ）的加入改變了酒石酸長春質(zhì)堿與DNA的結(jié)合模式.

3 結(jié)論

利用熒光光譜法、紫外吸收光譜法和粘度法研究了Se（Ⅳ）對酒石酸長春質(zhì)堿與DNA相互作用的影響，研究結(jié)果表明，Se（Ⅳ）在一定的濃度范圍內(nèi)使DNA對酒石酸長春質(zhì)堿的結(jié)合常數(shù)逐漸減小.這可能是由于Se（Ⅳ）與酒石酸長春質(zhì)堿上的亞氨基形成π電子共軛體系絡(luò)合物，致使酒石酸長春質(zhì)堿上可與DNA堿基對以氫鍵結(jié)合的活性位點(diǎn)減少，從而抑制了酒石酸長春質(zhì)堿與DNA的相互作用.熒光光譜及粘度實(shí)驗(yàn)證明Se（Ⅳ）的加入使酒石酸長春質(zhì)堿與DNA的主要結(jié)合作用力由氫鍵及范德華力轉(zhuǎn)變?yōu)橛伸o電作用力結(jié)合，結(jié)合模式由溝槽結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)殪o電結(jié)合.

[1]吳會靈,楊芃原,張重杰,等.小分子與核酸相互作用的研究進(jìn)展[J].分析化學(xué),2004,32(9)：1256-1261.

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[3]鄧勝國,鄧澤元,范亞葦,等.荷葉中紫云英苷和DNA相互作用的光譜學(xué)研究[J].光譜學(xué)與光譜分析,2010,30(2)：476-480.

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責(zé)任編輯：畢和平

Study on the Effect of Se(Ⅳ)on the Interaction Between Catharanthine Tartrate and DNA

JIANG Fangru，HUANG Yuan，LIU Jiarong，LIU Wei＊
（College of Chemistry and Chemical Engineering，Hainan Normal University，Haikou 571158，China）

The effect of Se（Ⅳ）on the interɑction between Cɑthɑrɑnthine Tɑrtrɑte ɑnd DNA wɑs studied by fluorescence spectrometry,UV spectroscopy ɑnd viscosity method.The results showed thɑt the ɑddition of Se（Ⅳ）chɑnged the mɑin bind?ing force of Cɑthɑrɑnthine Tɑrtrɑte ɑnd DNA from hydrogen bond ɑnd vɑn der Wɑɑls force into electrostɑtic force,ɑnd the binding mode from groove binding into electrostɑtic binding.The chɑnge of binding constɑnt ɑnd the UV spectroscopy re?sults showed thɑt Se（Ⅳ）cɑn inhibit the binding of Cɑthɑrɑnthine Tɑrtrɑte ɑnd DNA.

CɑthɑrɑnthineTɑrtrɑte；Se（Ⅳ）；DNA；interɑction

O 657.3

A

1674-4942（2014）03-0274-03

2014-04-10

國家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目（201211658043）

*通訊作者