1、近年來,農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛,隨之引發(fā)的農(nóng)藥殘留問題也日趨嚴(yán)重。農(nóng)藥殘留不僅直接影響著農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)安全,也可以通過環(huán)境因素進(jìn)入生物體并產(chǎn)生毒性作用。DNA作為承載生物體遺傳信息的物質(zhì)基礎(chǔ),是多種農(nóng)藥小分子造成基因損傷的作用標(biāo)靶。因此,研究農(nóng)藥分子與DNA的作用機(jī)制具有十分重要的意義。
　　本論文采用紫外–可見吸收光譜,熒光光譜,圓二色譜以及紅外光譜等多種光譜學(xué)技術(shù)并結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)和分子模擬技術(shù),在人體生理酸度條件下(pH

2、7.4),研究了4種在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的農(nóng)藥與小牛胸腺DNA的相互作用機(jī)制,為農(nóng)藥的潛在致癌致畸性評估提供了重要依據(jù),對于高效低毒新型農(nóng)藥的設(shè)計(jì)與開發(fā)有重要指導(dǎo)意義。
　　本人的主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　1.簡述DNA的結(jié)構(gòu)及生理特性,介紹農(nóng)藥與DNA相互作用研究的手段,方法及發(fā)展現(xiàn)狀。
　　2.在生理酸度條件下(pH7.4),采用紫外–可見吸收光譜法、熒光光譜法、圓二色譜法(CD)及傅里葉紅外光譜法(FT–IR

3、),并結(jié)合粘度實(shí)驗(yàn)和熔點(diǎn)測量技術(shù),研究了除草劑利谷隆與小牛胸腺DNA(ctDNA)的相互作用。發(fā)現(xiàn)利谷隆可以置換出嵌入ctDNA中的亞甲基藍(lán),增大ctDNA的熔點(diǎn)和粘度,表明二者發(fā)生了嵌插作用。利谷隆引起ctDNA的CD光譜收縮,表明ctDNA發(fā)生了B構(gòu)象向C構(gòu)象的轉(zhuǎn)變;紅外光譜分析結(jié)果表明,嵌入ctDNA雙鏈的利谷隆芳環(huán)主要作用于鳥嘌呤(G)、腺嘌呤(A)兩堿基。
　　3.構(gòu)建多種光譜學(xué)技術(shù)并結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)多元曲線分辨–交替最小

4、二乘法(MCR–ALS)、分子模擬以及DNA熔點(diǎn)和粘度測量的方法體系,深入探測了殺蟲劑氯菊酯(PE)與ctDNA的相互作用機(jī)理。利用MCR–ALS解析PE與ctDNA相互作用的擴(kuò)展熒光和紫外光譜矩陣,獲得了PE,ctDNA以及ctDNA–PE3種組分的純光譜信號和反應(yīng)過程中3種組分的濃度變化,從而可實(shí)現(xiàn)對PE與ctDNA作用進(jìn)程的定量監(jiān)測。ctDNA能夠降低PE的共振散射信號,抑制KI對PE的熒光猝滅作用,同時PE能夠顯著增加ctDNA

5、的粘度,以上結(jié)果表明,PE分子能夠嵌入到ctDNA的堿基對中。FT–IR光譜分析結(jié)果顯示,PE能夠優(yōu)先結(jié)合于ctDNA的G–C堿基對之間,且該實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到了分子模擬結(jié)果的證實(shí)。獲得的熱力學(xué)參數(shù)表明,氫鍵與范德華力是PE與ctDNA結(jié)合反應(yīng)的主要驅(qū)動力。
　　4.在pH7.4緩沖溶液中,利用光譜學(xué)、化學(xué)計(jì)量學(xué)以及分子模擬技術(shù),研究了殺蟲劑啶蟲脒(ACT)與ctDNA的結(jié)合性質(zhì)和結(jié)合模式。ctDNA能夠以靜態(tài)方式猝滅ACT的熒光,且疏

6、水作用在該結(jié)合過程中起到主要驅(qū)動作用。利用MCR–ALS分析擴(kuò)展的紫外–可見吸收光譜,得到ACT與ctDNA反應(yīng)過程中3種主要組分(ACT,ctDNA,ctDNA–ACT復(fù)合物)的純光譜圖以及濃度變化趨勢圖以實(shí)現(xiàn)ctDNA–ACT相互作用的定量檢測ACT能夠增加ctDNA的熔點(diǎn),降低ctDNA粘度,表明ACT以部分嵌插方式與ctDNA發(fā)生結(jié)合作用。根據(jù)圓二及紅外光譜分析結(jié)果,ACT更傾向于與ctDNA的G–C堿基對結(jié)合并誘導(dǎo)ctDNA由

7、B構(gòu)象向A構(gòu)象轉(zhuǎn)變。
　　5.采用多種光譜學(xué)技術(shù)并結(jié)合平行因子分析(PARAFAC)以及分子模擬技術(shù),在生理酸度條件下(pH7.4)研究了ctDNA與除草劑戊炔草胺(PRO)的作用機(jī)制。ctDNA能夠猝滅PRO的內(nèi)源熒光,且疏水作用力為主要反應(yīng)驅(qū)動力。PRO能夠增加ctDNA的熔點(diǎn)及粘度,PARAFAC分解PRO與嵌插劑吖啶橙(AO)競爭結(jié)合ctDNA反應(yīng)的三維熒光光譜,得到了體系中主要反應(yīng)組分PRO,ctDNA及ctDNA–PR