Cu2+对腺嘧啶-胸腺嘧啶碱基对阴离子质子转移的影响

张 凤 王红艳 林月霞

(西南交通大学物理科学与技术学院,成都610031)

Cu2+对腺嘧啶-胸腺嘧啶碱基对阴离子质子转移的影响

张 凤 王红艳*林月霞

(西南交通大学物理科学与技术学院,成都610031)

采用B3LYP/DZP++方法研究了腺嘌呤-胸腺嘧啶(A-T)碱基对阴离子(AT)-的单质子转移机理以及金属离子Cu2+对(AT)-碱基对质子转移的影响.(AT)-碱基对的单质子转移路径是由胸腺嘧啶N25位上的质子H26沿分子间的氢键N25－H26…N10转移到腺嘌呤的N10位.金属Cu2+可通过络合作用分别吸附在(AT)-碱基对O24、O28、N4、N13上,从而影响(AT)-碱基对中质子转移过程.Cu2+络合作用在胸腺嘧啶(T)的O24、O28上时,发生了从胸腺嘧啶到腺嘌呤方向上的单质子转移反应;而作用在腺嘌呤(A)的N4、N13上时,得到了双质子转移的稳定产物.

密度泛函理论;碱基对;质子转移;络合作用;DNA破损

1 引言

脱氧核糖核酸(DNA)分子的双螺旋结构是由A-T和G-C碱基通过氢键配对来维持的,当氢键上的质子发生转移,可能会导致基因的突变,造成DNA破损.DNA破损是导致生物变异的主要原因,是肿瘤、遗传病、代谢病等许多疾病的主要形成因素,所以研究氢键内的质子转移机理具有重要的意义.

A-T和G-C碱基对中质子转移机理的研究已有很多文献报道.1-6Shimizua等7采用6-31G(d,p)基组, B3LYP、MP2、HF方法对中性的A-T碱基对的质子转移机理进行了研究,认为中性的A-T碱基对可以发生双质子转移和由胸腺嘧啶到腺嘌呤方向上的单质子转移.Villani8采用动力学的方法研究了A-T碱基对发生双质子转移的同分异构体,由氢键的键长变化得到了A-T碱基对的……