DNA光解酶作用机理的模型研究

论文摘要

在紫外线作用下DNA生成两种主要光化学产物：环丁烷型嘧啶二聚体和（6-4）光产物。它们会造成细胞死亡，并能引起变异，是诱发皮肤癌的主要原因。细胞对DNA的光损伤的自我保护是通过酶促光复活作用来修复这种损伤的。因此，研究DNA光损伤的光修复过程将有助于揭示生物体内酶促DNA光复活作用的机理。 人们设计了用来模拟光解酶作用的模型化合物，例如将一个发色团共价连接到一个嘧啶二聚体上。这些模型化合物有助于我们详细地理解光解酶循环电子转移的模型机理。但是在整个光复活过程中还有许多光物理—光化学方面的机理问题没有解决，尤其是对于包含能量和电子转移过程的DNA光复活过程，还不清楚是什么因素使光解酶能产生如此高的修复效率（Φ=0.7-0.98）。此外，在280nm光激发下，在活性部位附近的色氨酸277能够通过电子转移反应来直接修复CPD，并且也有一个相当高的修复量子产率（Φ=0.56）。 通过分子内电子转移而修复损伤的模型体系表现出不同的溶剂效应，例如在从水到1，4—二氧六环的不同极性溶剂中，吲哚—二聚体体系的裂解量子产率Φ=0.06-0.40，而黄素—二聚体体系的Φ则为0.062-0.016。这可能是由于在低极性溶剂中电荷分离中间体的逆向电子转移落入Marcus逆转区，使逆向电子转移速率减慢而促进二聚体的裂解。 我们主要从模型化合物的分子内电子转移来研究光解酶的模型机理，进一步理解CPD光解酶的光化学—光物理过程。 1．共价连接的CPD光解酶-底物模型的光敏化修复性质 我们合成了共价连接的色氨酸—胸腺嘧啶二聚体模型化合物，用来模拟DNA光解酶的修复反应。共价连接色氨酸的二聚体的光敏化裂解显示出强烈的溶剂效应，反应速率在极性溶剂中增大，例如在四氢呋喃／环己烷（5：95）中Φ=0.004，在水中Φ=0.093。通过从激发态色氨酸到二聚体的电子转移，色氨酸残基荧光被共价连接的二聚体猝灭，荧光猝灭研究表明在极性溶剂中电子转移更有效。在色氨酸叶·+—二聚体·-中二聚体自由基阴离子的裂解效率也表现出显著的溶剂效应，并且在极性溶剂中裂解效

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 DNA光解酶的结构
• 1.2.1 一级结构
• 1.2.2 发色团辅基
• 1.2.3 DNA光解酶的晶体结构
• 1.3 DNA光解酶的反应机理
• 1.4 光解酶的光还原
• 1.4.1 电子给体
• 1.4.2 电子转移途径
• 1.4.3 电子转移机理
• 1.5 光解酶中自由基反应
• 1.6 DNA光复活的模型化合物研究
• 1.6.1 共价连接的模型化合物
• 1.6.2 非共价结合的模型化合物
• 1.7 总结
• 1.7.1 DNA光复活过程的色氨酸的直接光修复作用的模型研究
• 1.7.2 非共价结合的发色团-二聚体模型化合物的研究
• 1.7.3 电子转移过程的Marcus理论
• 参考文献:
• 第二章 共价连接的CPD光解酶-底物模型的光敏化修复性质
• 2.1 引言
• 2.2 模型化合物的合成
• 2.2.1 试剂
• 2.2.2 仪器
• 2.2.3 合成
• 2.2.4 裂解量子产率的测量
• 2.2.5 稳态荧光发射的测量
• 2.2.6 裂解量子产率的pH值效应测量
• 2.3 结果
• 2.3.1 模型化合物的光敏化裂解
• 2.3.2 模型化合物1和2的裂解量子产率
• 2.3.3 模型化合物1和2的荧光发射光谱
• 2.3.4 裂解反应的pH值效应
• 2.4 讨论
• 2.5 结论
• 参考文献:
• 第三章 胸腺嘧啶二聚体/氧杂环丁烷通过其修饰的环糊精包合发色团的光敏化修复
• 3.1 引言
• 3.2 模型化合物的合成
• 3.2.1 试剂
• 3.2.2 仪器
• 3.2.3 合成
• 3.2.4 裂解量子产率的测量
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 吸收和荧光发射光谱
• 3.3.2 在吲哚/DMA存在时TD-CD/Ox-CD中二聚体和氧杂环单元光敏化裂解
• 3.3.3 二聚体/氧杂环单元的裂解量子产率
• 参考文献:
• 第四章 光诱导分子内电子转移反应与授受体之间距离的关系
• 4.1 引言
• 4.2 模型化合物的合成
• 4.2.1 试剂
• 4.2.2 仪器
• 4.2.3 合成
• 4.2.4 裂解量子产率的测量
• 4.2.5 稳态荧光发射的测量
• 4.3 实验结果
• 4.3.1 模型化合物1～5的裂解量子产率
• 4.3.2 模型化合物1～5的荧光发射光谱
• 4.4 Marcus理论解释
• 4.5 结论
• 参考文献:
• 第五章 DNA光复活过程中嘧啶二聚体阴离子裂环反应的活化能
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 试剂
• 5.2.2 仪器
• 5.2.3 合成
• 5.2.4 裂解量子产率的测量
• 5.2.5 稳态荧光发射的测量
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 模型化合物1和2的裂解量子产率
• 5.3.2 模型化合物1、2和4的荧光量子产率
• 5.3.3 嘧啶二聚体裂环反应的活化能的计算
• 5.4 结论
• 参考文献:
• 第六章 模型化合物的晶体结构
• 6.1
• 6.1.1 介绍
• 6.1.2 实验
• 6.1.3 晶体数据
• 参考文献:
• 6.2
• 6.2.1 介绍
• 6.2.2 实验
• 6.2.3 晶体数据
• 参考文献:
• 附录Ⅰ
• 附录Ⅱ
• 致谢