蒽与DNA碱基胸腺嘧啶相互作用的分析

利用紫外、红外和荧光光谱法研究DNA碱基胸腺嘧啶与蒽的相互作用以及由此引起的胸腺嘧啶结构变化,荧光猝灭实验测得二者的结合常数为9.6×103L·mol-1;紫外差谱结果显示,蒽与胸腺嘧啶的作用对共轭系统的π-π跃迁产生了影响;蒽与胸腺嘧啶混合物的红外光谱显示胸腺嘧啶的N-H和C=O振动峰以及环的面外变形振动峰均发生位移,表明二者之间可能以面对面相平行的方式发生了π-π电子给体受体作用,作用结果导致胸腺嘧啶环上电子云密度增大.     

环糊精对腐植酸-芘、蒽相互作用影响初探

利用吸收光谱、荧光猝灭法、圆二色谱法及芘荧光探针法,探讨了环糊精(CDs)对腐植酸(HA)与以芘为代表的多环芳烃(PAHs)相互作用的影响.β-CD与HA的吸收光谱和荧光光谱测定结果表明:β-CD能够包络HA的芳环部分;荧光猝灭法和圆二色谱法测定结果表明:HA能够与被β-CD空腔包络的芘分子发生相互作用,CDs和HA之间存在与芘相互作用的竞争;用荧光猝灭法测定了四种不同CDs存在下HA和芘的结合常数,并用芘为荧光探针进行测定,结果表明:CDs浓度较低时,HA对芘的作用占优势;反之,CDs占优势.与其它三种CDs不同,γ-CD存在下HA与芘的结合常数随其浓度的升高一直增大.     

采用光谱学技术分析邻苯二甲酸酯与DNA互作机制

邻苯二甲酸酯(PAEs)作为增塑剂被广泛使用,易渗透到环境中产生环境毒性,多种PAEs已被美国环境保护署和中国环境监测中心列为优先控制污染物,其生态毒理学机制被广泛关注。本试验以小牛胸腺DNA(ct DNA)为供试材料,旨在通过光谱学技术探究PAEs与DNA的相互作用机制。在紫外可见光谱试验中,随着PAEs浓度的增加,DNA紫外光谱出现增色效应,证明DNA的部分碱基对被PAEs破坏,且PAEs与DNA通过嵌插作用结合。荧光光谱试验中,随着PAEs浓度的增加,EBct DNA体系荧光强度逐渐降低,邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的最大荧光抑制率分别为55%、50%和36%;KI荧光猝灭试验中,在加入DNA之后KI对DMP、DEP和DBP的荧光猝灭常数Ksv分别从7.992(R2=0.9970)、10.270(R2=0.9960)和13.52(R2=0.9806)降低到6.721(R2=0.9963)、7.047(R2=0.9599)和11.03(R2=0.9803),荧光猝灭常数均降低,实验结果证明PAEs与DNA通过嵌插作用结合。盐离子试验中,随着Na Cl浓度的增加,PAEsct DNA的荧光强度没有发生变化。试验结果排除了PAEs与DNA分子之间沟槽作用的可能,确定了其结合方式为嵌插作用,随着PAEs侧链的逐渐增长,嵌插作用逐渐减弱。     

荧光光谱法研究草甘膦与腐殖酸的相互作用

应用荧光光谱法研究了草甘膦(PMG)与腐殖酸(HA)的相互作用.荧光猝灭实验表明,PMG对HA的荧光产生静态猝灭;通过对不同温度下反应热力学参数的计算,发现二者相互间作用力主要是氢键和范德华力.受到PMG作用的影响,HA的同步荧光光谱出现了蓝移现象,初步说明HA在作用后共轭度降低.采用平行因子分析技术对加入PMG前后的HA三维荧光光谱进行解析,发现加入PMG后HA荧光组分不仅出现在区域Ⅴ(难降解有机物荧光区)中,而且有部分出现在了区域Ⅲ(可降解有机物荧光区)中,总荧光强度明显减弱,而且组分C3、C4有明显的蓝移现象.三维荧光光谱分析验证了荧光猝灭及同步荧光的研究结果,并进一步表明,PMG与HA的相互作用使HA共轭度降低,并且可能有可降解物质生成.     

结合高分辨质谱法、荧光光谱法及分子对接研究全氟化合物与白蛋白的相互作用

本文结合电喷雾离子源-四极杆串联时间飞行高分辨质谱法(ESI-QTOF HRMS)、荧光光谱法(FL)以及分子对接(MD)实验手段,研究了全氟辛酸(PFOA)、全氟十二酸(PFDoA)与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用机制.首先,采用HRMS方法检测到了PFOA、PFDoA与BSA结合物的分子量信息,证实了这两种污染物与BSA能形成稳定复合物;利用荧光光谱法证实了两种污染物对BSA的荧光猝灭为静态猝灭,进一步验证了PFOA、PFDoA与BSA之间复合物的形成,同时计算了两种污染物对BSA的结合常数和结合位点数,得出PFDoA与BSA的结合常数更高的结论,这一实验结果也与其他研究工作结果互为印证,即全氟化合物的C—F链长对其与生物分子的分配常数的正比关系.另外,使用分子对接研究手段进一步验证了PFOA、PFDoA与BSA的3个结合位点之间均存在相互作用,两种污染物的极性端与BSA氨基酸残基直接形成氢键,疏水端则与非极性残基有疏水相互作用,氢键作用与疏水作用共同促进PFCs有机污染物与蛋白质的相互结合.     

哈尔滨市降雪中溶解性有机物光谱特性分析

研究雨雪中的溶解性有机物(DOM)将有利于把握其理化性质及其在生态系统中的行为和功能.本研究运用三维荧光光谱(EEMs)技术结合平行因子分析(PARAFAC)、紫外-可见光谱技术(UV-vis),对哈尔滨市2018年3月1日降雪样品中DOM的光谱特性及来源进行解析.结果表明,降雪样品中DOM的相对分子质量较大,芳香构造程度较高,C=C不饱和双键结构较多,腐殖化程度更高,结构更复杂,芳环上含氧官能团含量较少,有机质疏水性较强;EEMs结合PRAFAC解析出3种组分,分别为类腐殖质类物质(C₁和C₂)和类色氨酸(C₃),荧光特征参数(荧光指数FI、自生源指数BIX、腐殖化系数HIX_b和新鲜指数β∶α)表明,降雪样品中DOM受陆源和生物源同时作用,腐殖化程度较高且受到陆源影响严重,自生源组分较少,新生成的DOM比例较低.     

光谱法研究甲萘威与DNA的相互作用

通过紫外与荧光光谱法研究了甲萘威与DNA的相互作用．结果显示，在甲萘威的作用下，DNA的吸收光谱出现增色与红移现象；DNA能够引起甲萘威单一的静态猝灭；甲萘威与DNA的作用能减弱K4[Fe(CN)6)]对甲萘威的荧光猝灭；实验结果支持甲萘威能以嵌插方式与DNA形成加合物，氯化钠及乙醇对加合物的荧光光谱存在不同影响．加合物的形成与药物的生物活性之间存在一定的相互联系。     

植物代谢对荧蒽和()与DNA结合的影响

利用紫外和荧光法测定了荧蒽和经绿豆幼苗代谢前后的光谱变化 .结果表明 ,经植物代谢后 ,荧蒽的紫外和荧光光谱的精细结构没有发生变化 ,而的紫外和荧光光谱的精细结构以及荧光的最大发射波长均发生了改变 利用荧光法测定荧蒽和经植物代谢前后与DNA结合的结果表明 ,在浓度约为 2 5× 1 0 - 6mol·l- 1时 ,荧蒽及其植物代谢提取物与浓度为 5 0× 1 0 - 7— 5 0× 1 0 - 5mol·l- 1范围内的DNA不发生结合 ,而及其植物代谢提取物都能与上述浓度的DNA结合 ,但经植物代谢后 ,提取物与DNA的结合能力稍有减弱 ,该结果表明 ,荧蒽和母体化合物与DNA的结合能力不同 ,在试验期内 ,植物代谢对这两种在动物体试验中表现不同致癌性的多环芳烃与DNA间的结合没有明显的活化或去活化作用 .     

p,p'-DDE与雄激素受体突变体H874Y及T877A激动性作用机制的理论研究

1,1-二氯-2,2-双(对氯苯基)乙烯(p,p'-DDE)是一种已知的雄激素受体(androgen receptor,AR)拮抗剂。有趣的是,已有研究证实p,p'-DDE同时可经由作用于AR的2种天然突变体H874Y和T877A产生拟雄激素效应,但其相互作用的分子机制尚不清晰。本研究联用分子动力学模拟与MM-GBSA方法,以内源性激素二氢睾酮(DHT)作为对照,对p,p'-DDE与2种突变体的相互作用分子机制进行了研究。模拟结果指出范德华相互作用是维持p,p'-DDE与AR突变体结合的主要驱动力,而溶剂化作用的差异是导致p,p'-DDE与H874Y具有较高结合活性的主要原因,H874Y结合口袋与p,p'-DDE的结构匹配度优于与T877A。与内源性配体二氢睾酮相比较,范德华作用与静电相互作用的差异是造成p,p'-DDE比DHT结合活性低的主要原因,p,p'-DDE与AR突变体之间缺乏氢键的稳定。MM-GBSA的结果确定p,p'-DDE与突变体结合过程的关键氨基酸以疏水性残基为主,其中L704、M745、L873尤为重要。计算获得的p,p'-DDE对H874Y及T877A相互作用分子机制有助于理解该污染物在不同人群中内分泌干扰效应的差异。     

磷酸三苯酯(TPP)和磷酸三(2-氯异丙基)酯(TCPP)诱导人胚肾细胞HEK293凋亡的机制研究

磷系阻燃剂对人体的潜在毒性作用引起了国内外研究者的广泛关注。肾脏是机体重要的排毒器官,若肾脏细胞受损,可能影响肾脏功能的正常发挥。本研究以人胚肾细胞HEK293为研究对象,结合传统毒理学实验,筛选出磷酸三苯酯(TPP)及磷酸三(2-氯异丙基)酯(TCPP)诱导人胚肾细胞HEK293凋亡的关键靶标基因p53。在此基础上采用分子对接模拟和光谱法分析发现,TPP和TCPP分别以嵌插方式和沟槽方式结合p53-DNA,改变基因片段的框架结构,启动分子起始事件,通过影响相关基因(Bax、Hrk、Bcl-2和Bad)的表达量,导致线粒体途径释放cyt c,最终激活Caspase 7实现细胞凋亡。研究结果阐明了此类污染物诱导凋亡的作用机制,为毒害化学品的污染防控提供理论依据。     

有机磷酸酯对青海弧菌Q67毒性的构效关系

以淡水发光菌Q67为受试生物,结合微孔板高通量检测技术,测定了15种常见有机磷酸酯的毒性,同时选用极化率(P)、分子表面积(TSA)、正辛醇/水分配系数(logD)和芳香环个数(N Ar)等有机磷酸酯的7种分子结构描述符,采用偏最小二乘回归分析方法建立了15种有机磷酸酯对Q67发光菌毒性的定量结构活性相关(quantitative structure-activity relationships,QSAR)模型。结果表明,15种有机磷酸酯的EC50在1.13×10-5~3.27×10-3mol·L-1之间。在7个结构变量中,4个变量发挥主要作用。其中分子极化率(P)在有机磷酸酯类污染物对发光菌的急性毒性中发挥重要作用,推断发光菌中的荧光素酶及其辅酶是其主要作用位点;脂溶性(logD)越大的化合物越较易穿过细胞膜,进而使Q67发光菌的毒性效应增大;芳香环数(N Ar)越多,有机磷酸酯对发光菌的急性毒性越大;对分子结构类似的有机磷酸酯,其Q67发光菌的毒性效应随TSA值的增大而增强。利用所构建的构效关系模型,其稳定性(Q2CUM=0.544)和预测能力(Q2EXT=0.808,RMSE=0.195)较好,可用来预测有机磷酸酯对Q67发光菌的急性效应。     

模拟和光谱相互验证2'-OH-BDE-28对HSA构象的影响

利用分子对接、分子动力学模拟(molecular dynamics simulation,MD)和光谱法研究2'-羟基-2,4,4'-三溴二苯醚(2'-OHBDE-28)与人血清白蛋白(HSA)的作用机制。MD模拟研究表明2'-OH-BDE-28诱导HSA的内部疏水性增强,结构松散膨胀,致使其二级结构发生改变;圆二色光谱实验与MD模拟结果相吻合,验证2'-OH-BDE-28可诱导HSA的构象变化。荧光光谱实验表明,2'-OH-BDE-28能通过静态猝灭和非辐射能量转移机制引起HSA荧光猝灭。分子对接推断2'-OH-BDE-28以氢键和疏水作用力键合在HSA的位点I处;热力学分析和竞争实验结果一致验证分子对接结果。本文将计算模拟和光谱实验相结合,从模拟和实验2个角度共同探讨2'-OH-BDE-28与HSA的作用机制,结果高度吻合。     

Unusual thermal properties of graphene origami crease:A molecular dynamics study

Graphene is a two-dimensional material that can be folded into diverse and yet interesting nanostructures like macro-scale paper origami. Folding of graphene not only makes different morphological configurations but also modifies their mechanical and thermal properties. Inspired by paper origami, herein we studied systemically the effects of creases, where sp2 to sp3 bond transformation occurs, on the thermal properties of graphene origami using molecular dynamics (MD) simulations. Our MD simulation results show that tensile strain reduces (not increases) the interfacial thermal resistance owing to the presence of the crease. This unusual phenomenon is explained by the micro-heat flux migration and stress distribution. Our findings on the graphene origami enable the design of the next-generation thermal management devices and flexible electronics with tuneable properties.     

Review on the study of mercury/silver ions-pyrimidine base pairs in DNA duplexes and their application in detection technology北大核心CSCD

Nucleic acids and their analogues are getting more and more attention. Metal-mediated base pairs as a kind of simple and functionalized nucleic acids in special positions have widened the scope of application of functional nucleic acids and their analogues. In this type of base pairs, the representative is the interaction between metal ions and pyrimidine bases, especially the research on thymine-Hg2+-thymine (T-Hg2+-T) and cytosine-Ag+-cytosine (C-Ag+-C) base pairs. This review summarizes the structure and mechanism of metal-mediate pyrimidine base pairs as well as the application in the biochemical analysis. It explores the mode and ratio of coordination between metal ions and base pairs, the effects on the stability of DNA helical structure, the related crystal structure and the three-dimensional configuration information in the DNA helix. The analytical application mainly includes various probes of metal ions, small molecules, protein and the detection of single nucleotide polymorphism. Among them the most widely used metal ions detection, and its combination with spectrum technology, visualization and amplification technology greatly promoted the rapid development of sensitive detection technology. In further studies, it is necessary to reveal the mechanism of interaction between T-Hg2+-T and C-Ag+-C, and more attention should be paid to combining of T-Hg2+-T and C-Ag+-C base pairs with other new technologies. The scope of practical application should also be further extended.     

纳米银复合材料与抗生素的联合抗菌性能及相关机制研究

抗生素的滥用导致细菌耐药问题日益严重,人类迫切需要开发出新的抗菌药物以减少细菌耐药问题。基于纳米银制备而成的纳米银复合材料在兼顾纳米银抗菌性能的同时不仅能够克服单一纳米银释放速度快、不稳定等缺点,还能缓解细菌耐药的问题,因此被认为是一类具有广泛应用前景的新型抗菌剂。已有研究表明,单一纳米银与某些抗生素的联合使用可以达到协同抗菌效果,但目前尚缺乏对纳米银复合材料与抗生素的联合抗菌性能及机制的研究。本文首先制备出3种不同结构的纳米银复合材料,包括二氧化硅-聚多巴胺-纳米银复合材料(SiO_2-PD-AgNPs)、纳米银@二氧化硅复合材料(AgNPs@SiO_2)和纳米银@二氧化硅-聚多巴胺-纳米银复合材料(AgNPs@SiO_2-PD-AgNPs)。随后测定了纳米银复合材料对大肠杆菌(Escherichia coli, E. coli)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis, B. subtilis)的单一毒性效应。结果显示,AgNPs@SiO_2-PD-AgNPs复合材料对2种菌的单一毒性均大于其余2种纳米银复合材料。因此,笔者以AgNPs@SiO_2-PD-AgNPs作为代表,测定了纳米银复合材料与硫酸卡那霉素(kanamycin sulfate, KS)/盐酸土霉素(oxytetracycline hydrochloride, OH)的二元联合抗菌性能,发现AgNPs@SiO_2-PD-AgNPs与KS联合可以对E. coli产生协同效应。协同效应产生的主要原因可能是:AgNPs@SiO_2-PD-AgNPs释放出的纳米银会和KS发生键合反应生成KS-纳米银复合物,导致纳米银释放出大量的Ag+增加了细胞膜的通透性,从而使得进入细菌内的Ag~+和KS比单独作用时进入胞内的抗菌剂增多,产生更强的抗菌性能,从而表现出协同抗菌效应。本研究基于新型纳米银复合材料与抗生素的联合抗菌性能实验探究了纳米银复合材料与特定抗生素联合用药的最佳组合和相关机制,为今后开发新型抗菌材料提供了新思路并为相关联合用药提供参考。     

斑马鱼p53基因结构比对分析及其在生态毒理学中的应用

斑马鱼p53基因由11个外显子和10个内含子组成,外显子1和外显子11部分序列不参与编码蛋白质．其 cDNA核苷酸序列共2089bp,包含一个1122 bp的开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)(44 bp-1165 bp),这个 ORF编码373个氨基酸．另外在3’端有924 bp是非翻译区(3’-UTR),5’端同样也存在43 bp的非翻译区(5’- UTR);12种脊椎动物p53氨基酸序列的保守性分析结果表明,在一些特殊的区域,12种氨基酸序列表现出了很高的保守性,这些区域和p53的抑癌功能密切相关．研究结果预示斑马鱼p53基因是一种理想的环境致突变物研究分子模型,在生态毒理学研究中具有良好的应用前景．     

Sorption of 1,1,1-trichloro-2,2-bis(p-chlorophenyl) ethane (DDT) by clays and organoclays

This study focused on the sorption isotherms of 1,1,1-trichloro-2,2-bis(p-chlorophenyl) ethane (p,p'-DDT) and 1,1-dichloro-2,2-bis(p-chlorophenyl) ethylene (p,p'-DDE) on different original clays (i.e., zeolite, montmorillonite and attapulgite) and organoclay complexes. Sorption of organic pollutants was determined using gas chromatographic (GC) techniques to investigate the sorption behavior, and characterize the effect of, different organic cations. The original clays only sorbed low amounts of p,p'-DDT and p,p'-DDE, and the sorptive curves can be classified as L-shaped. Organoclays exhibited higher amounts of p,p'-DDT and p,p'-DDE sorption. The p,p'-DDT and p,p'-DDE sorption increased with increasing total organic carbon (OC) content of the organoclays. For hexadecyltrimethylammonium (HDTMA)-modified organoclays, the dominant adsorptive medium showed the partitioning sorption of hydrophobic-hydrophobic interaction, indicating no competitive sorption. The sorptive curves can be classified as C-shaped of constant partition (CP). However, benzyltrimethylammonium (BTMA)-modified organoclays exhibited competitive sorption. The sorption isotherm curves can be classified as S-shaped. The sorptive capacity of the HDTMA-modified organoclays for p,p'-DDT were higher than those for p,p'-DDE, but the BTMA-modified organoclays showed a reverse trend. This can be attributed to the different structures and shapes of organic cations, giving different sorptive mechanisms. The p,p'-DDT and p,p'-DDE sorption onto HDTMA-modified organoclays were caused by chemical interaction, with the BTMA modified organoclays occuring due to physical sorption.