核酸碱基为配体的过渡金属配合物作用下DNA的稳定性和构象研究

人体细胞微量存在的过渡金属离子及某些金属配合物通过与核酸碱基的直接键合参与到DNA的转录和复制过程，影响乃至导致正常细胞的损伤、病变甚至死亡。本申请立项拟通过过渡金属离子-天然及修饰碱基，过渡金属离子-寡聚核苷酸体系的固态结构和键合过程的热力学，揭示过渡金属离子与DNA的作用的键合方式和键合驱动力。并在模拟细胞环境下研究所得到的核酸碱基为主配体的过渡金属配合物与人类精神系统疾病相关的三核苷酸重复扩展序列，人体端粒DNA序列等的相互作用，总结细胞环境下金属配合物诱导的DNA的热、动力学参数和构象改变，关联DNA的稳定性，构象与金属配合物空间结构，电子结构等的定量关系，筛选出DNA特定二级结构的探针化合物，为设计和开发精神系统疾病的基因治疗，化疗试剂及金属药物的相关研究奠定基础。

人体细胞微量存在的过渡金属离子及其某些金属配合物通过与核酸碱基的直接键合参与到DNA的转录和复制过程中，影响乃至导致正常细胞的损伤、病变甚至死亡。本项目将水热合成技术引入到核酸碱基类金属配合物的合成体系中，在温和的有机碱及芳香多羧酸的存在下，合成了多个系列的基于腺嘌呤，次黄嘌呤，2,6-二氨基腺嘌呤，鸟嘌呤，黄嘌呤，别嘌呤醇以及衍生化的腺嘌呤的过渡金属配合物，发现了核酸碱基类金属配位聚合物构筑的新方法，并对这些配合物进行了全面的结构表征和光学、磁学性能测试。根据所获得的固态晶体结构数据，在原子水平上总结了核酸碱基与金属离子的键合模式和作用位点，以及金属键合过程中核酸碱基的质子化程度和异构体形式，揭示了嘌呤环骨架，环外取代基的位置、电子属性以及分子内和分子间氢键等因素对金属键合位点和模式的影响，发现了腺嘌呤和次黄嘌呤碱基前所未有的键合模式，为认识重金属离子在生命和生理活动中的重要作用提供了依据，推动了DNA-金属阳离子的键合研究。项目还研究了核酸碱基类配位聚合物在溶液相和固相的荧光发射行为，磁学性能以及对典型DNA的热稳定性和构象的影响，开拓了核酸碱类配合物在分子基磁体领域的应用，为相关的金属抗病毒前体药物的设计与开发奠定了基础。