紫外光谱法研究2-羟甲基苯并咪唑与DNA的相互作用

郁有祝，宋群立，郭玉华

（1.安阳工学院化学与环境工程学院，河南安阳455000；2.许昌幼儿师范学校，河南许昌461700）

紫外光谱法研究2-羟甲基苯并咪唑与DNA的相互作用

郁有祝1，宋群立2，郭玉华1

（1.安阳工学院化学与环境工程学院，河南安阳455000；2.许昌幼儿师范学校，河南许昌461700）

用紫外光谱法和黏度法研究2-羟甲基苯并咪唑与DNA的相互作用，考察离子强度对两者相互作用的影响。结果表明：在pH=7.40的Tris-HCl缓冲溶液中，DNA使2-羟甲基苯并咪唑的紫外吸收光谱减色且红移，测得2-羟甲基苯并咪唑与DNA的结合常数为5.2×107L·mol-1。随2-羟甲基苯并咪唑浓度增大，DNA黏度增大，NaCl浓度增加，DNA-2-羟甲基苯并咪唑体系吸光度无明显变化，2-羟甲基苯并咪唑以嵌插作用方式与DNA结合。

2-羟甲基苯并咪唑；DNA；紫外光谱；黏度；相互作用

D01∶10.19329/j.cnki.1673-2928.2016.06.004

苯并咪唑是含2个氮原子的芳香杂环，这种特殊的结构可以与生物体内的酶和受体等形成氢键。以苯并咪唑环构筑的药物分子，有广泛的生物活性，如作为组胺受体拮抗剂、质子泵抑制剂、抗高血压、抗菌、抗病毒、抗癌、镇痛等[1]。同时，独特的π-共轭结构以及对DNA序列具有高度的选择性亲和作用，使它的衍生物作为分子探针应用于DNA结构的研究。唐凌天等[2]研究发现在pH= 3.4时2-（4-二甲氨基苯基）-5-氟-6-吗啉-1-氢-苯并咪唑（1）与小牛胸腺DNA存在明显的相互作用，分子（1）是一种潜在的测定DNA的定量试剂。因此，苯并咪唑化合物与DNA相互作用的研究，有助于人们从分子水平上了解药物的作用机理，为设计临床上以DNA为靶标的药物分子提供理论指导。

本文利用紫外光谱结合黏度法研究了2-羟甲基苯并咪唑与DNA的相互作用机理及作用方式，并进一步求出它们的结合常数。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

HP8453紫外光谱仪；乌贝路德黏度计（上海良晶玻璃仪器厂）；pHS-2C型酸度计（上海虹益仪器仪表有限公司）。

2-羟甲基苯并咪唑按文献方法合成和纯化[3]，配制成浓度为1.00×10-3mol.L-1储备液；小牛胸腺DNA（Sigma公司），用含有50mmol/L NaCl的Tris-HCl（pH=7.40）缓冲溶液配制，其浓度确定见文献[4]，浓度为3.89×10-4mol/L，溶液保存于4℃冰箱中备用；0.05mol/L Tris-HCl溶液（pH=7.4）；1mol/L NaCl溶液；所用试剂均为分析纯，实验用水为二次蒸馏水。

1.2 实验方法

1.2.1 紫外吸收光谱

分别取0.5mL 1.00×10-3mol.L-12-羟甲基苯并咪唑、不同体积3.89×10-4mol/L DNA溶液、2.0mL 0.05mol/L Tris-HCl(pH=7.4)缓冲溶液于10mL比色管中，用蒸馏水定容，混匀后放置30min，以相应的DNA和Tris-HCl缓冲溶液为参比，测定其在200～400nm的紫外吸收光谱图。

1.2.2 DNA黏度测定

用乌贝路德黏度计测量黏度，温度恒定在(25 土0.1)℃。黏度测试中，固定DNA的浓度，2-羟甲基苯并咪唑浓度逐渐增加。测试液相对黏度的测量方法及计算见文献[5]。

2 结果与讨论

2.1 2-羟甲基苯并咪唑与DNA作用的紫外吸收光谱

2-羟甲基苯并咪唑与DNA相互作用的紫外吸收光谱图如图1所示。加入DNA后，没有新的吸收峰出现，但最大吸收波长处的吸收峰强度随DNA浓度的增大明显减小，且吸收峰出现少许红移。据Long E C[6]的研究结果，减色效应、红移现象是物质与DNA发生嵌插作用的标志。通常认为，插入小分子与碱基对之间存在的堆积作用使得小分子的π*轨道与碱基的π轨道发生偶合，从而导致π-π*跃迁能量减小，产生红移现象。同时偶合的π*轨道因部分填充电子，使得π-π*跃迁的概率减小，从而产生减色效应。同时还看到在215nm

处出现等吸收点，这说明二者形成了稳定的络合物[7]。

图1 不同DNA浓度下2-羟甲基苯并咪唑紫外吸收光谱图

2.2 结合常数

可求小分子与DNA的结合常数kb。其中，εa为加有一定量DNA的2-羟甲基苯并咪唑的摩尔吸光系数，εb为完全结合DNA后2-羟甲基苯并咪唑的摩尔吸光系数，εf为未加DNA的2-羟甲基苯并咪唑的摩尔吸光系数，CDNA为DNA的浓度。根据该公式，以CDNA/(εa-εf）对CDNA作图得到直线（如图2），直线的斜率与截距之比即为结合常数Kb，求得2-羟甲基苯并咪唑与ctDNA的结合常数Kb=5.2×107L·mol-1。

图2 2-羟甲基苯并咪唑与DNA的结合常数

2.3 黏度实验

黏度法也被认为是检测小分子与DNA相互作用的重要依据之一[9]。当小分子以嵌插模式与DNA结合时，DNA的相邻碱基对的距离会变大以容纳插入的小分子，导致DNA双螺旋伸长，DNA溶液的黏度增大；而以静电或者沟槽模式结合，DNA溶液的黏度无明显变化[10]。由图3可见，随着2-羟甲基苯并咪唑浓度的增大，DNA相对黏度不断增大，表明2-羟甲基苯并咪唑以嵌插模式与DNA结合，这与2.1结论相一致。

2.4 离子强度的影响

离子强度对2-羟甲基苯并咪唑-DNA体系吸光度的影响如图4所示，随着NaCl浓度的增大，体系的吸光度几乎没有变化，说明2-羟甲基苯并咪唑与DNA之间不存在静电作用[11]。

图3 2-羟甲基苯并咪唑对DNA黏度的影响

图4 离子强度的影响

3 结论

紫外光谱法、离子强度的影响及黏度实验表明，在pH=7.40的Tris-HCl缓冲体系中，2-羟甲基苯并咪唑以嵌插方式与DNA结合，测得结合常数为5.2×107L·mol-1。本文为苯并咪唑类药物的药理研究提供一定的理论依据。

[1]孟江平，耿蓉霞，周成合，等.苯并咪唑类药物研究进展[J].中国新药杂志，2009，18（16）∶1506-1514.

[2]唐凌天，王毅，刘新起，等.光谱法研究2-（4-二甲氨基苯基）-5-氟-6-吗啉-1-氢-苯并咪唑与小牛胸腺DNA的相互作用[J].光谱学与光谱分析，2005，25（10）∶1618-1621.

[3]陈伟.苯并咪唑衍生物的合成及其金属配合物羰基化催化反应研究[D].西安：西北大学，2010.

[4]CATER M T,RODRIGUEZ M,BARD A J.Voltammetric studies of the interaction of metal chelates with DNA.2.Trischelated complexes of cobalt(III)and iron(II)with 1,10-phen⁃anthroline and 2,2'-bipyridine[J].J Am Chem Soc,1989,111 (24)∶8901-8911.

[5]刘幸平，胡润淮，杜薇.物理化学[M].北京∶科学出版社，2002，275.

[6]LONG E C,BARTON J K.On Demonstration DNA Interca⁃lation[J].Accounts Chem.Res.,1990,23(9)∶271-273.book=2016,ebook=27

O657.32

A

1673-2928（2016）06-0010-03

2016-03-11

郁有祝（1978-），男，山东临沂人，安阳工学院副教授，主要从事有机分析方面研究。