一种既能促进DNA又能促进蛋白质水解的四核铁配合物

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双核和多核金属配合物促进DNA和蛋白质水解在生物技术和生物医药领域具有重要意义。许多天然水解酶的活性部位含有两个或多个金属离子。我们研究了含铁的多核金属配合物以水解途径切割DNA和蛋白质,希望发展一种结构探针能获取生物大分子的区域构象信息。 通过本文的研究发现,[Fe4(NTB)4(μ-O)2(μ4-Suc)]6+在pH<7的HAc-NaAc缓沖介质中能有效促进pBR322 DNA断裂。通过无氧和自由基淬灭实验证明该四核铁配合物是以水解的方式切割DNA。磷酸根的加入能抑制切割反应的进行,这很可能是因为磷酸根干扰了配合物与DNA磷酸骨架的结合。通过对实验数据的拟合,建立了简单的DNA水解动力学模型,认为pBR322 DNA的断裂符合连串反应的动力学特征。Ⅰ型DNA向Ⅱ型DNA转化的速率常数对配合物浓度的依赖性符合饱和动力学行为,按照米氏方程拟合得到ksat=0.014 min-1,KM=7.4×10-6mol L-1,与天然内切酶Mg-EcoRV的KM相当1。通过DNA滴定实验,确定了[Fe4(NTB)4(NTB)4(μ-O)2(μ4-Suc)]6+和CT DNA的结合常数Kb=5.9×105 mol-1L,配合物与DNA的结合能力较强。通过光谱分析认为,在酸性介质中H+加到配合物的μ-氧桥上,μ-氧桥转变成μ-羟桥,当桥连的一个Fe3+与底物结合的同时,μ-羟桥断裂并以端基结合的方式与另一个Fe3+结合,形成的Fe3+-OH-可作为亲核试剂进攻DNA。 我们还研究了该四核铁配合物促进不同结构类型的蛋白质降解,发现该配合物在酸性条件下能有效促进BSA(二级结构主要由α-螺旋组成)的水解,但基本不水解SOD(含β-桶结构)。四核铁配合物对溶菌酶(含α-螺旋和β-折叠)的水解效率要低于BSA,但高于SOD。配合物水解BSA、溶菌酶的速率常数分别为0.016 h-1、0.0022 h-1。通过不同结构类型蛋白质的降解规律,在固定配合物/底物浓度比例范围内,我们可以通过控制反应时间,即根据配合物对具有不同α、β成份的蛋白质降解的速率常数大小不同,从而达到选择性识别蛋白质结构类型的目的。我们还检测了[Fe2(DTPB)(μ-O)(μ-OAc)]2+水解蛋白质的规律,该双核铁配合物只能水解BSA,水解速率常数为0.0079 h-1
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