配合物Ru1, Ru2和Ru3光断裂DNA的浓度梯度对比实验电泳图
DNA的断裂与重组是分子生物学和基因工程的核心技术, 过渡金属配合物作为化学核酸酶(chemical nucleases)的断裂系统是国际上八十年代开始发展起来的一类新型的非酶断裂工具, 具有制备简便、价格便宜、不受酶的天然专一性限制等优点, 已经成为生物无机化学领域的研究热点.
与其它类型的过渡金属配合物相比, 钌(II)多吡啶配合物具有手性的八面体构型, 良好的热力学稳定性,丰富的光物理、光化学性质和氧化还原特性, 已经被应用于DNA二级结构的探针. 一些新的理论和实验方法, 如密度泛函理论(DFT)、皮秒级共振拉曼光谱和飞秒级线二色谱等方法也已经被应用于钌(II)多吡啶配合物与DNA结合模式、强度和结合几何学的研究. 钌(II)多吡啶配合物作为DNA的光断裂试剂也引起了人们极大的兴趣, 但在其光断裂DNA的能力与二者相互作用的结合模式、结合强度的关系等方面仍缺乏系统研究, 尤其是在配合物光断裂DNA 的能力与其电子结构关系方面, 尚未见相关的报道.
深圳大学师范学院化学与生物学系徐宏等人研究了一系列钌(II)多吡啶配合物对pBR322DNA的光断裂作用, 并与光谱法和粘度法的研究结果进行了对比.实验结果表明, 钌(II)多吡啶配合物光断裂DNA的能力不仅与配合物与DNA相互作用的结合模式和结合强度有关, 还与配合物自身的电子结构有关; 钌(II)多吡啶配合物对DNA的光断裂存在立体选择性; 其断裂机理是激发态的配合物与溶液中的氧分子发生能量转移生成单线态氧活性氧化物种, 将鸟嘌呤碱基氧化而导致DNA断裂.该研究对于遗传工程中的化学核酸酶以及以DNA为靶标的药物设计有重要的意义.