具有側(cè)臂的氮雜冠醚金屬配合物作為水解核酸酶的研究.pdf

1、模擬核酸酶的研究可為生物體內(nèi)新型人工核酸酶的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供理論支持，因而成為了仿生催化研究中比較活躍的領(lǐng)域之一。研究已經(jīng)表明，具有特定結(jié)構(gòu)的氮雜冠醚金屬配合物在催化DNA或者磷酸酯模型物的水解方面表現(xiàn)出獨(dú)特的催化活性。可以預(yù)計(jì)，這類金屬配合物作為人工水解核酸酶在生物醫(yī)藥、仿生化學(xué)和金屬酶的模擬等方面將具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。為了獲得高效穩(wěn)定的人工核酸酶，本論文主要致力于具有側(cè)臂的氮雜冠醚及其部分過渡和鑭系金屬配合物的合成及其作為水解核酸酶催

2、化裂解DNA的研究，并獲得了一些重要結(jié)果和結(jié)論。
　　就合成而言，本文基于氮雜冠醚母體（L=1,4,10,13-四氧雜-7,16-二氮雜-18-冠-6）的基礎(chǔ)上，通過引入不同的官能團(tuán)側(cè)臂合成了四種具有不同側(cè)臂的氮雜冠醚衍生物（L1-L4），并成功獲得了其相應(yīng)的部分鑭系和過渡金屬配合物（LaL、CeL、LaL1，CeL1、LaL2、CeL2、LaL3、CeL3、LaL4、CeL4、CuL、ZnL、CuL1、ZnL1、CuL2、ZnL

3、2、CuL3和ZnL3），這為將來進(jìn)一步合成具有不同官能團(tuán)側(cè)臂氮雜冠醚金屬配合物提供了參考方法。
　　在金屬配合物作為模擬核酸酶的催化功能研究方面，本文通過凝膠電泳法研究了所合成的氮雜冠醚金屬配合物催化水解pUC19質(zhì)粒DNA的性能，并研究了催化反應(yīng)體系 pH，金屬配合物濃度和反應(yīng)時(shí)間等因素對催化水解 DNA效果的影響；比較研究了不同金屬離子催化活性中心和引入的官能團(tuán)側(cè)臂對DNA催化水解效率的影響；此外，還初步研究了這些配合物催化

4、水解DNA的作用機(jī)理，取得了以下一些重要結(jié)果：
　　1）、金屬配合物的催化活性與配體的結(jié)構(gòu)和活性中心金屬離子的特征（如路易斯酸性、金屬離子半徑等）相關(guān)聯(lián)，不同催化條件下，其主導(dǎo)因素不同。研究結(jié)果表明，受催化活性中心金屬離子路易斯酸性主導(dǎo)因素的影響，催化活性：CeL>LaL，CeL1>LaL1，CuL1>ZnL1，CeL2>LaL2；較低濃度下，CeL3>LaL3。受金屬離子半徑大小主導(dǎo)因素的影響：ZnL3>CuL3；較低濃度下，Z

5、nL>CuL。在較高濃度時(shí)，金屬配合物容易形成非活性羥基二聚物導(dǎo)致配合物催化活性降低，此時(shí) CuL>ZnL，CuL2>ZnL2，LaL3>CeL3。
　　2）、官能團(tuán)側(cè)臂的引入有助于提高金屬配合物的催化活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，催化活性：CeL1>LaL1>CeL>LaL；LaL3>CeL3>CeL>LaL。這是因?yàn)楣倌軋F(tuán)側(cè)臂不僅可以提高配體與金屬離子間的結(jié)合能力，導(dǎo)致金屬配合物的穩(wěn)定性和催化活性的不同；也可以通過氫鍵結(jié)合增強(qiáng)金屬配合物

6、和DNA分子間的相互作用，促進(jìn)反應(yīng)中間物的形成和提高反應(yīng)中間物的穩(wěn)定性。
　　3）、催化體系的pH會影響催化體系中金屬配合物的結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致其催化活性的不同，且并非pH值越高其催化效果越好。結(jié)果表明，在偏堿性條件，帶乙酰胺基支鏈金屬配合物具有較高的穩(wěn)定性和催化活性；而帶羥基支鏈（羥基丙基支鏈、羥乙基支鏈和羧乙基支鏈）的金屬配合物則在偏酸性條件下具有較高的穩(wěn)定性和活性。
　　4）、通過添加不同自由基清除劑的DNA剪切實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

7、明，本論文中涉及的鑭系和過渡金屬配合物均是通過水解方式催化剪切DNA的。同時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本文提出了這些金屬配合物催化水解DNA的催化反應(yīng)機(jī)理圖。但由于研究時(shí)間的限制，其作用機(jī)理僅僅做了初步研究，一些相關(guān)的問題還需要進(jìn)一步的證明。
　　5）、采用紫外光譜法和熒光光譜法證明了含羧乙基支鏈的金屬配合物（LaL4和CeL4）的形成。另外通過凝膠電泳實(shí)驗(yàn)得到，LaL4配合物的催化效率高于CeL4配合物，但其原因有待進(jìn)一步研究。反應(yīng)時(shí)間越