紫外光譜法研究2-羥甲基苯并咪唑與DNA的相互作用

郁有祝，宋群立，郭玉華

（1.安陽工學院化學與環(huán)境工程學院，河南安陽455000；2.許昌幼兒師范學校，河南許昌461700）

紫外光譜法研究2-羥甲基苯并咪唑與DNA的相互作用

郁有祝1，宋群立2，郭玉華1

（1.安陽工學院化學與環(huán)境工程學院，河南安陽455000；2.許昌幼兒師范學校，河南許昌461700）

用紫外光譜法和黏度法研究2-羥甲基苯并咪唑與DNA的相互作用，考察離子強度對兩者相互作用的影響。結果表明：在pH=7.40的Tris-HCl緩沖溶液中，DNA使2-羥甲基苯并咪唑的紫外吸收光譜減色且紅移，測得2-羥甲基苯并咪唑與DNA的結合常數(shù)為5.2×107L·mol-1。隨2-羥甲基苯并咪唑濃度增大，DNA黏度增大，NaCl濃度增加，DNA-2-羥甲基苯并咪唑體系吸光度無明顯變化，2-羥甲基苯并咪唑以嵌插作用方式與DNA結合。

2-羥甲基苯并咪唑；DNA；紫外光譜；黏度；相互作用

D01∶10.19329/j.cnki.1673-2928.2016.06.004

苯并咪唑是含2個氮原子的芳香雜環(huán)，這種特殊的結構可以與生物體內的酶和受體等形成氫鍵。以苯并咪唑環(huán)構筑的藥物分子，有廣泛的生物活性，如作為組胺受體拮抗劑、質子泵抑制劑、抗高血壓、抗菌、抗病毒、抗癌、鎮(zhèn)痛等[1]。同時，獨特的π-共軛結構以及對DNA序列具有高度的選擇性親和作用，使它的衍生物作為分子探針應用于DNA結構的研究。唐凌天等[2]研究發(fā)現(xiàn)在pH= 3.4時2-（4-二甲氨基苯基）-5-氟-6-嗎啉-1-氫-苯并咪唑（1）與小牛胸腺DNA存在明顯的相互作用，分子（1）是一種潛在的測定DNA的定量試劑。因此，苯并咪唑化合物與DNA相互作用的研究，有助于人們從分子水平上了解藥物的作用機理，為設計臨床上以DNA為靶標的藥物分子提供理論指導。

本文利用紫外光譜結合黏度法研究了2-羥甲基苯并咪唑與DNA的相互作用機理及作用方式，并進一步求出它們的結合常數(shù)。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

HP8453紫外光譜儀；烏貝路德黏度計（上海良晶玻璃儀器廠）；pHS-2C型酸度計（上海虹益儀器儀表有限公司）。

2-羥甲基苯并咪唑按文獻方法合成和純化[3]，配制成濃度為1.00×10-3mol.L-1儲備液；小牛胸腺DNA（Sigma公司），用含有50mmol/L NaCl的Tris-HCl（pH=7.40）緩沖溶液配制，其濃度確定見文獻[4]，濃度為3.89×10-4mol/L，溶液保存于4℃冰箱中備用；0.05mol/L Tris-HCl溶液（pH=7.4）；1mol/L NaCl溶液；所用試劑均為分析純，實驗用水為二次蒸餾水。

1.2 實驗方法

1.2.1 紫外吸收光譜

分別取0.5mL 1.00×10-3mol.L-12-羥甲基苯并咪唑、不同體積3.89×10-4mol/L DNA溶液、2.0mL 0.05mol/L Tris-HCl(pH=7.4)緩沖溶液于10mL比色管中，用蒸餾水定容，混勻后放置30min，以相應的DNA和Tris-HCl緩沖溶液為參比，測定其在200～400nm的紫外吸收光譜圖。

1.2.2 DNA黏度測定

用烏貝路德黏度計測量黏度，溫度恒定在(25 土0.1)℃。黏度測試中，固定DNA的濃度，2-羥甲基苯并咪唑濃度逐漸增加。測試液相對黏度的測量方法及計算見文獻[5]。

2 結果與討論

2.1 2-羥甲基苯并咪唑與DNA作用的紫外吸收光譜

2-羥甲基苯并咪唑與DNA相互作用的紫外吸收光譜圖如圖1所示。加入DNA后，沒有新的吸收峰出現(xiàn)，但最大吸收波長處的吸收峰強度隨DNA濃度的增大明顯減小，且吸收峰出現(xiàn)少許紅移。據(jù)Long E C[6]的研究結果，減色效應、紅移現(xiàn)象是物質與DNA發(fā)生嵌插作用的標志。通常認為，插入小分子與堿基對之間存在的堆積作用使得小分子的π*軌道與堿基的π軌道發(fā)生偶合，從而導致π-π*躍遷能量減小，產生紅移現(xiàn)象。同時偶合的π*軌道因部分填充電子，使得π-π*躍遷的概率減小，從而產生減色效應。同時還看到在215nm

處出現(xiàn)等吸收點，這說明二者形成了穩(wěn)定的絡合物[7]。

圖1 不同DNA濃度下2-羥甲基苯并咪唑紫外吸收光譜圖

2.2 結合常數(shù)

可求小分子與DNA的結合常數(shù)kb。其中，εa為加有一定量DNA的2-羥甲基苯并咪唑的摩爾吸光系數(shù)，εb為完全結合DNA后2-羥甲基苯并咪唑的摩爾吸光系數(shù)，εf為未加DNA的2-羥甲基苯并咪唑的摩爾吸光系數(shù)，CDNA為DNA的濃度。根據(jù)該公式，以CDNA/(εa-εf）對CDNA作圖得到直線（如圖2），直線的斜率與截距之比即為結合常數(shù)Kb，求得2-羥甲基苯并咪唑與ctDNA的結合常數(shù)Kb=5.2×107L·mol-1。

圖2 2-羥甲基苯并咪唑與DNA的結合常數(shù)

2.3 黏度實驗

黏度法也被認為是檢測小分子與DNA相互作用的重要依據(jù)之一[9]。當小分子以嵌插模式與DNA結合時，DNA的相鄰堿基對的距離會變大以容納插入的小分子，導致DNA雙螺旋伸長，DNA溶液的黏度增大；而以靜電或者溝槽模式結合，DNA溶液的黏度無明顯變化[10]。由圖3可見，隨著2-羥甲基苯并咪唑濃度的增大，DNA相對黏度不斷增大，表明2-羥甲基苯并咪唑以嵌插模式與DNA結合，這與2.1結論相一致。

2.4 離子強度的影響

離子強度對2-羥甲基苯并咪唑-DNA體系吸光度的影響如圖4所示，隨著NaCl濃度的增大，體系的吸光度幾乎沒有變化，說明2-羥甲基苯并咪唑與DNA之間不存在靜電作用[11]。

圖3 2-羥甲基苯并咪唑對DNA黏度的影響

圖4 離子強度的影響

3 結論

紫外光譜法、離子強度的影響及黏度實驗表明，在pH=7.40的Tris-HCl緩沖體系中，2-羥甲基苯并咪唑以嵌插方式與DNA結合，測得結合常數(shù)為5.2×107L·mol-1。本文為苯并咪唑類藥物的藥理研究提供一定的理論依據(jù)。

[1]孟江平，耿蓉霞，周成合，等.苯并咪唑類藥物研究進展[J].中國新藥雜志，2009，18（16）∶1506-1514.

[2]唐凌天，王毅，劉新起，等.光譜法研究2-（4-二甲氨基苯基）-5-氟-6-嗎啉-1-氫-苯并咪唑與小牛胸腺DNA的相互作用[J].光譜學與光譜分析，2005，25（10）∶1618-1621.

[3]陳偉.苯并咪唑衍生物的合成及其金屬配合物羰基化催化反應研究[D].西安：西北大學，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]劉幸平，胡潤淮，杜薇.物理化學[M].北京∶科學出版社，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，山東臨沂人，安陽工學院副教授，主要從事有機分析方面研究。