钌络合物与G四链体DNA相互作用的瞬态光谱研究

It is of a great importance to study the interactions between small molecules and G-quadruplex DNA, because small molecules binding to GQs can inhibit the enzyme telomerase and control the oncogene expression. Ruthenium complexes, which possess superior photochemical and photophysical properties, have attracted significant attention in this field. However, the mechanism of interactions between GQs and ruthenium complexes obtained by steady state spectroscopy has not been yet clear. Due to the “light switch effect” of ruthenium complexes in DNA solutions, we plan to detect the luminescence dynamics of 3MLCT of Ru complex by transient emission spectroscopy, and apply other methods like transient absorption and CD spectroscopy, to investigate the binding modes between them. Our results will be expected to reveal the mechanism of the ruthenium complexes binding to GQs with different configurations, and enantioselectivity interactions with enantiomers of ruthenium complexes. The results will provide a new dynamic experimental method of studying interactions between GQs and ruthenium complexes, and promote a rational design of ruthenium probes, and anticancer drugs that target G-quadruplex DNA.

小分子化合物与G四链体DNA相互作用机理的研究，对于深入认识G四链体抑制端粒酶活性、控制致癌基因表达等科学问题具有重要的意义。金属钌络合物具有丰富的光化学和光物理性质，使这类分子成为研究焦点。然而到目前为止，由于常规方法多为稳态探测，钌络合物与G四链体之间的作用机制和模式还不清楚。本项目拟利用钌络合物的光开关效应，通过瞬态光谱方法探测3MLCT态发光动力学，并结合瞬态吸收光谱、CD光谱等技术手段，研究钌络合物与G四链体结合模式，揭示钌络合物与不同构象G四链体DNA的相互作用机理，探索钌络合物两种对映异构体对G四链体DNA的手性选择性。可为研究G四链体/配体相互作用提供灵敏的动力学实验方法，并为理性设计G四链体结构探针和以G四链体为靶点的抗肿瘤药物奠定基础。

小分子化合物与G四链体DNA相互作用机理的研究，对于深入认识G四链体抑制端粒酶活性.、控制致癌基因表达等科学问题具有重要的意义。金属钌络合物具有丰富的光化学和光物理性质，使这类分子成为研究焦点。本项目拟利用钌络合物的光开关效应，通过瞬态光谱.方法探测3MLCT态发光动力学，并结合瞬态吸收光谱、CD光谱等技术手段，研究钌络合物与G四链体结合模式，揭示钌络合物与不同构象G四链体DNA的相互作用机理。我们研究发现，[Ru(phen)2(dppz)]2+与人体端粒G-四链体能够有效的结合，结合后钌络合物的发光显著增强，表现出光开光效应。结合比1：2，结合常数为5x106M-1。我们通过检测3MLCT 在620 nm发光动力学明确了dppz配体在G-四链体末端的部分和全部堆积的结合模式。另外我们通过超快瞬态吸收的实验发现ds-DNA中受抑制的暗态通道在G-四链体中是开放的，具有从3MLCT到质子化暗态的超快皮秒脱布居过程。测定了暗态形成速率，发现暗态形成速率对局部G-四重结构中质子给体水分子的含量敏感，表明束缚水的不同形式（静态水桥联对角线TTTT环和动态水进入双边TTA环）。首次用超快时间分辨光谱对G-四链体中[Ru(phen)2(dppz)]2+独特的激发态动力学进行了表征，为光活性钌金属配合物在生物应用中的合理设计提供了深入的机理分析。瞬态吸收的技术可为研究G四链体/配体相互作用提供灵敏的动力学实验结果，并为理性设计G四链体结构探针和以G四链体为靶点的抗肿瘤药物奠定基础。