4-甲基吲哚修复DNA的应用

2025/9/5 11:56:13 作者:电离式

介绍

4-甲基吲哚常呈淡黄色液体,理论氢存储密度达5.76wt%,易溶于乙醇、二氯甲烷等有机溶剂,微溶于水;它是优质液体有机氢载体(LOHC),在5wt%Ru/Al₂O₃催化下160-200℃、7MPa可完全氢化为八氢4-甲基吲哚,5wt%Pd/Al₂O₃催化下150℃70min可完全脱氢,循环3次后氢化能力仍超90%、脱氢能力近100%,适用于氢的安全存储与运输。

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4-甲基吲哚

应用

作为非极性碱基探针

4-甲基吲哚的β-脱氧核苷(M)可以被设计为2'-脱氧腺苷(A)的非极性等排体,将其嵌入30碱基对的DNA双链中,构建中心碱基对为OG:M、G:M的底物duplex,WTMutY对OG:Mduplex的亲和力极高(Kd=0.17±0.05nM),与结构接近A的FA类似物(Kd=0.12±0.05nM)相当,且比OG:Zduplex(Kd=3.4±1.7nM)高20倍。4-甲基吲哚(M)无法与OG形成氢键,但其非极性结构反而消除了碱基对解离的能量消耗,更易促进核苷酸翻转,即损伤碱基从DNA双螺旋中挤出,进入酶的催化口袋,从而补偿了氢键作用的缺失,提升结合亲和力。

此外,截短型Stop225对OG:Mduplex的亲和力(Kd=1.4±0.3nM)虽比WT低8倍,但仍显著高于其对OG:FAduplex的亲和力(Kd=90±10nM),且保留对OG:M优于G:M的识别偏好。这表明C端结构域对依赖氢键的底物(如FA)识别至关重要,但对非极性的M而言,其本身易从DNA双链中挤出的特性,降低了对C端结构域的依赖,4-甲基吲哚通过促进核苷酸翻转能够辅助MutY识别。

辅助机制

含OG:M的11碱基对duplex(Tm=43.4±0.4℃)比OG:A(Tm=55.9±0.5℃)、OG:Z(Tm=49.6±0.8℃)更不稳定。这种不稳定性促进了MutY诱导的DNA构象变化(如双螺旋局部解旋),使得M更易被翻转至酶的催化口袋,成为MutY高效识别的结构基础。4-甲基吲哚的非极性特征规避了传统A类似物与酶的特异性氢键作用干扰,直接靶向核苷酸翻转,有利于BER(碱基切除修复)酶的损伤识别[1]。

参考文献

[1]L C C ,R C L ,H N C , et al.Recognition of the nonpolar base 4-methylindole in DNA by the DNA repair adenine glycosylase MutY.[J].Organic letters,2000,2(9):1341-4.

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