Mn-oxo咔咯和DNA的相互作用及其氧化断裂机理的理论研究

发布时间：2018-04-28 14:23

  本文选题：Mn-oxo咔咯 + DNA　； 参考：《华南理工大学》2016年硕士论文

【摘要】：咔咯是和卟啉结构类似的18π电子结构的大环分子,近年来逐渐引起人们的广泛关注。研究表明过渡金属咔咯配合物同样具有催化氧化断裂DNA的反应活性,并且可能是由于产生活性金属-oxo物种引起的。目前,过渡金属咔咯配合物与DNA的相互作用的理论研究还不多见,相关相互作用以及断裂机理有待深入研究。本文采用量子力学和分子对咔咯金属-oxo与DNA的相互作用进行了理论研究,主要内容如下:1.采用DFT方法对不同自旋态的Mn-oxo咔咯配合物以及其氧化反应中间体和产物分别进行结构优化,并对配合物的前线轨道和自旋密度进行分析。结果表明,基态和三线态的Mn-oxo咔咯配合物中的Mn≡O结构具有氧化活性,能使碱基失去电子并发生电荷转移氧化断裂DNA的初始反应;而五重态的Mn-oxo咔咯配合物中Mn≡O结构的O原子表现出自由基性质,从而能摄取核糖上的H原子并发生氧转移氧化断裂DNA的初始反应。2.采用分子对接方法研究三个带有不同取代基的Mn-oxo咔咯配合物分别和AT、GC碱基对序列DNA的相互作用和结合构象的结构特征。结果表明,不同取代基的Mn-oxo咔咯配合物和AT碱基对序列DNA只存在小沟结合模式,而和GC碱基对序列DNA则存在大沟结合和小沟结合这两种结合模式。同时,因为不同取代基以及取代基对咔咯环电荷的影响使Mn-oxo咔咯配合物在小沟的结合构象也存在明显的区别,而这直接影响了结合构象中涉及氧转移氧化断裂DNA反应的O-H距离长度。3.采用分子动力学方法模拟对接结果中的最优结合构象,分析结合构象的运行轨迹和Mn-oxo咔咯和DNA的相互作用能随时间的变化。结果表明,Mn-oxo咔咯配合物在AT碱基对序列DNA小沟的结合相比GC碱基对序列DNA小沟更稳定,而且和AT碱基对序列结合的构象中的H-O距离长度也要更短且其变化也更加稳定。而在GC碱基对序列DNA大沟结合时,配合物的构象发生了较大的变化但一直保持结合在大沟位点。
[Abstract]:Caco is a macrocyclic molecule with 18 蟺 electronic structure similar to porphyrin structure, which has attracted more and more attention in recent years. The results show that the transition metal carbolic complexes have the same catalytic activity for the oxidation of DNA and may be due to the production of active metal-oxo species. At present, there are few theoretical studies on the interaction between transition metal and DNA, and the related interaction and fracture mechanism need to be further studied. In this paper, quantum mechanics and molecular analysis are used to study the interaction between DNA and the metal-oxo. The main contents are as follows: 1. DFT method was used to optimize the structure of Mn-oxo complexes with different spin states, as well as the intermediates and products of their oxidation reactions. The frontier orbitals and spin densities of the complexes were also analyzed. The results show that the mn 鈮，

本文编号：1815631