Se(Ⅳ)对酒石酸长春质碱与D NA相互作用影响的研究

姜芳茹，黄媛，刘佳荣，刘炜

（海南师范大学化学与化工学院，海南海口571158）

Se(Ⅳ)对酒石酸长春质碱与D NA相互作用影响的研究

姜芳茹，黄媛，刘佳荣，刘炜*

（海南师范大学化学与化工学院，海南海口571158）

利用荧光光谱法、紫外光谱法和粘度法研究了Se（Ⅳ）对酒石酸长春质碱与DNA相互作用的影响.研究结果表明Se（Ⅳ）的加入使酒石酸长春质碱与DNA的主要作用力由氢键或范德华力转变为静电作用力，作用模式由沟槽结合转变为静电结合.由结合常数的改变及紫外光谱实验结果判断Se（Ⅳ）对酒石酸长春质碱与DNA的结合起抑制作用.

酒石酸长春质碱；Se（Ⅳ）；DNA；相互作用

药物分子与DNA作用的研究对于阐明抗肿瘤药物的作用机制、药物体外筛选、抗癌活性的比较具有重要意义[1].人体血液中存在的各种微量元素可能会与药物发生络合，从而影响药物的作用机理和药效[2].因此，研究微量元素对药物与DNA结合的影响具有重要意义，本文主要研究Se（Ⅳ）（SeO32-）对抗癌药物酒石酸长春质碱与DNA相互作用的影响.酒石酸长春质碱的结构式见图1.

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

F-4500荧光分光光度仪（Hitɑchi）；TU-1901双光束紫外可见分光光度计（普析通用）；PHS-25型pH计（上海雷磁）；微量注射器（上海精密仪器厂）；鲱鱼精DNA（sigmɑ）；酒石酸长春质碱（海南希源化工有限公司，纯度>98%）；Se（Ⅳ）标准试剂（中检所）.Tris缓冲溶液.其它所用试剂均为分析纯试剂，实验用水均为二次蒸馏水.

图1 酒石酸长春质碱结构式Fig.1The structure of Catharanthine Tartrate

1.2 实验方法

定量的缓冲、长春质碱溶液、不同量的DNA液和Se（Ⅳ）标准液，依次加入到10 mL比色管，定容、摇匀，测定荧光光谱.荧光激发波长选择280 nm，发射波长为354 nm，狭缝宽度均为5 nm.

定量的缓冲、DNA溶液、不同量的长春质碱溶液和Se（Ⅳ）标准液，依次加入到10 mL比色管，定容、摇匀，扫描紫外吸收光谱和进行粘度的测定.

2 结果与讨论

2.1 Se（Ⅳ）和DNA对酒石酸长春质碱荧光发射光谱的影响

图2和图3分别为pH7.4tris-HCl缓冲液中酒石酸长春质碱荧光发射光谱随DNA和Se（Ⅳ）加入后的变化.从图中可以看出，酒石酸长春质碱在354 nm处有一最大发射峰，随着DNA（图2）和Se（Ⅳ）（图3）的加入，该发射峰的荧光发射强度均逐渐发生下降，这表明DNA和Se（Ⅳ）均可与酒石酸长春质碱发生作用.当DNA和Se（Ⅳ）同时存在时，酒石酸长春质碱的荧光峰强度则发生更大程度的降低，表明三者在溶液中发生了协同作用.

图 2DNA对酒石酸长春质碱荧光发射光谱的影响Fig.2The fluorescence emission spectra of Catharanthine Tartrate in the presence of DNA

图3 Se(Ⅳ)对酒石酸长春质碱荧光发射光谱的影响Fig.3The fluorescence emission spectra of CatharanthineTartrate in the presence of Se(Ⅳ)

2.2 Se（Ⅳ）对酒石酸长春质碱与DNA反应紫外吸收光谱的影响

图4为DNA的紫外吸收光谱随着Se（Ⅳ）和酒石酸长春质碱加入后的变化.如图所示，DNA在波长为257 nm处的最大吸收峰峰位随长春质碱的加入由257 nm移至260 nm，吸光度也明显增强.由于波长为257 nm处的吸收峰是DNA碱基对的特征吸收峰，因此说明长春质碱与DNA碱基对发生了作用.连续加入定量的Se（Ⅳ），该处吸收峰吸光度又逐渐降低，这表明Se（Ⅳ）可能抑制了酒石酸长春质碱与DNA碱基对的结合.

图4 Se(Ⅳ)和酒石酸长春质碱对DNA紫外吸收光谱的影响Fig.4The UV spectra of DNA in the presence of CatharanthineTartrate and Se(Ⅳ)

2.3 Se（Ⅳ）对酒石酸长春质碱-DNA反应结合常数的影响

根据静态猝灭公式

对不同浓度的Se（Ⅳ）对酒石酸长春质碱-DNA加合物的所有荧光强度数据进行处理，结果列于表1.从表1中可以看出，Se（Ⅳ）的加入在一定浓度范围内（0～2×10-5mol/L）内使DNA对酒石酸长春质碱的结合常数Kɑ逐渐减小.这可能是由于Se（Ⅳ）与酒石酸长春质碱上的亚氨基形成π电子共轭体系络合物，致使酒石酸长春质碱上与DNA碱基对以氢键结合的活性位点减少，从而抑制了酒石酸长春质碱与DNA的相互作用.

2.4 Se（Ⅳ）对酒石酸长春质碱与DNA结合反应的热力学性质及作用力的影响

由式（1）分别作出不同温度下酒石酸长春质碱-Se-DNA体系的lg（F0/F-1）～lgC关系图，结果如图5.通过外推截距可求出25℃和40℃时，酒石酸长春质碱-Se与猝灭剂之间的结合常数分别为103.9872和103.9704.

表1 Se(Ⅳ)对酒石酸长春质碱与DNA结合常数的影响Tab.1Effect of Se(Ⅳ)on the binding constant of CatharanthineTartrate-DNA

图5 DNA对酒石酸长春质碱-Se的lg(F0/F-1)～lgC关系图Fig.5The working curve of lg(F0/F-1)～lgC of the binding of DNA to CatharanthineTartrate-Se

根据热力学公式[4]求得酒石酸长春质碱与DNA作用的有关热力学参数：

由此可判断酒石酸长春质碱-Se体系与DNA间主要以静电作用力结合[5].由于酒石酸长春质碱与DNA间主要以氢键或范德华力结合[6]，说明Se（Ⅳ）的加入改变了酒石酸长春质碱与DNA结合反应的作用力.

2.5 Se（Ⅳ）对酒石酸长春质碱-DNA体系粘度的影响

向固定浓度的DNA溶液中加入不同浓度的酒石酸长春质碱和Se（Ⅳ），测定其相对粘度，由实验结果按下式计算相对粘度：η=（t-t0）/t0[7]，式中t0为空白溶液流经毛细管所需时间.实验结果显示酒石酸长春质碱-Se的加入未改变DNA的相对粘度，这说明Se（Ⅳ）加入后酒石酸长春质碱与DNA不是以嵌入模式相结合[7].结合2.4实验结果，酒石酸长春质碱-Se体系与DNA间主要以静电作用力结合，说明Se（Ⅳ）加入后酒石酸长春质碱与DNA均是以静电模式相结合.由于酒石酸长春质碱与DNA是以沟槽模式相结合[6]，这说明Se（Ⅳ）的加入改变了酒石酸长春质碱与DNA的结合模式.

3 结论

利用荧光光谱法、紫外吸收光谱法和粘度法研究了Se（Ⅳ）对酒石酸长春质碱与DNA相互作用的影响，研究结果表明，Se（Ⅳ）在一定的浓度范围内使DNA对酒石酸长春质碱的结合常数逐渐减小.这可能是由于Se（Ⅳ）与酒石酸长春质碱上的亚氨基形成π电子共轭体系络合物，致使酒石酸长春质碱上可与DNA碱基对以氢键结合的活性位点减少，从而抑制了酒石酸长春质碱与DNA的相互作用.荧光光谱及粘度实验证明Se（Ⅳ）的加入使酒石酸长春质碱与DNA的主要结合作用力由氢键及范德华力转变为由静电作用力结合，结合模式由沟槽结合转变为静电结合.

[1]吴会灵,杨芃原,张重杰,等.小分子与核酸相互作用的研究进展[J].分析化学,2004,32(9)：1256-1261.

[2]莫国杆.金属离子与药物效应[J].药学进展,1992,16（1）：48-50.

[3]邓胜国,邓泽元,范亚苇,等.荷叶中紫云英苷和DNA相互作用的光谱学研究[J].光谱学与光谱分析,2010,30(2)：476-480.

[4]Kandagal P B,Ashoka S,Seetharamappa J,et al.Study of the interaction of an anticancer drug with human and bovine se⁃rum albumin：spectroscopic approach[J].J Pharm Biomed Anal,2006,41(2)：393-399.

[5]Lu Y,Lv J,Zhang G S,et al.Interaction of an anthracycline disaccharide with ctDNA：Investigation by spectro-scopic technique and modeling studies[J].Spectrochim Acta A, 2010,75：1511-1515.

[6]刘炜,张琼梅,史载锋,等.酒石酸长春质碱与DNA相互作用的光谱研究[J].华中师范大学学报：自然科学版,2011, 45(4)：595-598.

[7]刘炜,张琼梅.岩白菜素与DNA相互作用的光谱研究[J].海南师范大学学报：自然科学版,2011,24(2)：177-179.

责任编辑：毕和平

Study on the Effect of Se(Ⅳ)on the Interaction Between Catharanthine Tartrate and DNA

JIANG Fangru，HUANG Yuan，LIU Jiarong，LIU Wei＊
（College of Chemistry and Chemical Engineering，Hainan Normal University，Haikou 571158，China）

The effect of Se（Ⅳ）on the interɑction between Cɑthɑrɑnthine Tɑrtrɑte ɑnd DNA wɑs studied by fluorescence spectrometry,UV spectroscopy ɑnd viscosity method.The results showed thɑt the ɑddition of Se（Ⅳ）chɑnged the mɑin bind⁃ing force of Cɑthɑrɑnthine Tɑrtrɑte ɑnd DNA from hydrogen bond ɑnd vɑn der Wɑɑls force into electrostɑtic force,ɑnd the binding mode from groove binding into electrostɑtic binding.The chɑnge of binding constɑnt ɑnd the UV spectroscopy re⁃sults showed thɑt Se（Ⅳ）cɑn inhibit the binding of Cɑthɑrɑnthine Tɑrtrɑte ɑnd DNA.

CɑthɑrɑnthineTɑrtrɑte；Se（Ⅳ）；DNA；interɑction

O 657.3

A

1674-4942（2014）03-0274-03

2014-04-10

国家大学生创新性实验计划项目（201211658043）

*通讯作者