兒茶素與DNA堿基相互作用的理論研究.pdf

1、有機(jī)藥物小分子與生物大分子之間相互作用的研究在化學(xué)領(lǐng)域、生物學(xué)領(lǐng)域、醫(yī)藥領(lǐng)域具有相當(dāng)重要的意義。DNA是人體內(nèi)最重要的生物大分子之一,是生物體內(nèi)遺傳信息承載和傳遞的載體,同時(shí)也是大多數(shù)抗癌藥物作用的靶分子。藥物小分子與DNA的相互作用機(jī)制,特異性識(shí)別以及相互作用的差異性等研究具有十分重要的意義。兒茶素是具有抗癌防癌、抗氧化、抑制人體內(nèi)DNA氧化損傷等功能的天然藥物小分子。但是由于實(shí)驗(yàn)的條件限制,人們對(duì)于兒茶素與人體內(nèi)DNA相互作用的微觀

2、機(jī)理以及作用位點(diǎn)等問題還不清楚。
　　 鑒于上述研究內(nèi)容的重要性,本文基于密度泛函理論(DFT)的B3LYP方法,在6-31+G*基組水平下對(duì)兒茶素與DNA堿基間的相互作用機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,探索兒茶素與DNA相互作用的微觀機(jī)理及表現(xiàn)的堿基差異性,尋找兒茶素與DNA相互作用的位點(diǎn)。
　　 本論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)利用密度泛函理論中的B3LYP方法,在6-31+G*基組水平下分別對(duì)中性的五種不同羥

3、基取向兒茶素分子及DNA四個(gè)堿基進(jìn)行了幾何構(gòu)型優(yōu)化。得到五種穩(wěn)定的兒茶素分子構(gòu)型,選取能量最低的構(gòu)型作為下步的研究對(duì)象,并將理論計(jì)算的結(jié)構(gòu)參數(shù)與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行比較,相互一致性較好。
　　 (2)利用密度泛函方法對(duì)不同的DNA堿基與兒茶素分子在氣相條件下的相互作用復(fù)合物進(jìn)行系統(tǒng)的研究。在B3LYP/6-31+G*基組水平下對(duì)可能存在的所有DNA堿基與兒茶素分子相互作用復(fù)合物進(jìn)行了幾何優(yōu)化,得到穩(wěn)定的復(fù)合物構(gòu)型。并對(duì)這些穩(wěn)定

4、復(fù)合物的結(jié)構(gòu),相互作用能,紅外振動(dòng)頻率等參量進(jìn)行了系統(tǒng)研究,通過對(duì)能量的對(duì)比分析尋找藥物兒茶素與DNA相互作用位點(diǎn)。為了進(jìn)一步研究復(fù)合物的成鍵特征,我們分別應(yīng)用了分子中的原子理論(AIM)和自然鍵軌道理論(NBO)對(duì)所有復(fù)合物的鍵臨界點(diǎn)電荷密度的拓?fù)湫再|(zhì)進(jìn)行了分析。通過我們的研究結(jié)果表明:
　　 (1)兒茶素和DNA堿基會(huì)按照盡可能多的形成氫鍵相互作用這種幾何優(yōu)勢(shì)來降低兒茶素-DNA堿基復(fù)合物體系的能量,從而使其達(dá)到最穩(wěn)定狀態(tài)。

5、氫鍵對(duì)兒茶素-DNA堿基復(fù)合物的穩(wěn)定性起著重要作用,并且形成的穩(wěn)定復(fù)合物中含有兩個(gè)或更多氫鍵,其中兒茶素和DNA堿基分子既是氫鍵供體又是氫鍵受體。
　　 (2)兒茶素-DNA堿基復(fù)合物存在五種不同類型的氫鍵:N-H...O、O-HO、O-H...N、C-H...O和C-H...N,其中C-H...O和C-H...N氫鍵的強(qiáng)度較弱,含此類氫鍵的復(fù)合物的穩(wěn)定性相對(duì)較差。
　　 (3)兒茶素與DNA堿基相互作用的結(jié)合能順序?yàn)?