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DNA四種堿基中的鳥嘌呤(G)堿基氧化還原性質(zhì)最為活潑，OH?是生物體內(nèi)反應(yīng)活性最強(qiáng)的活性氧自由基，OH?與G堿基的反應(yīng)在DNA氧化損傷等過程中扮演重要的角色。然而， OH?與G堿基的反應(yīng)機(jī)理仍然存在爭議：普遍接受的加成-脫水機(jī)制及最近提出的奪氫-異構(gòu)化機(jī)制。解決爭議的關(guān)鍵是區(qū)分反應(yīng)過程中涉及的G自由基中間體（亞氨基dG(N1-H)?自由及氨基dG(N2-H)?自由基）并確定其反應(yīng)特性。

圖A: OH?與G堿基反應(yīng)生成dG(N1-H)?自由基的兩種反應(yīng)機(jī)制；圖B：光誘導(dǎo)前體1生成dG(N2-H)?及自由基的anti-和syn-兩種構(gòu)像; 圖C: 激光光解典型時刻的瞬態(tài)紫外-可見吸收光譜; 圖D: 吸收峰分別在610 nm和650 nm的高斯線型擬合anti-和syn-構(gòu)像的dG(N2-H)?瞬態(tài)吸收光譜。

最近，北京師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院蘇紅梅老師課題組與美國約翰·霍普金斯大學(xué)Marc M. Greenberg教授課題組合作，由設(shè)計合成的核苷酸衍生物前體1和苯乙酮光敏反應(yīng)制備出純凈的dG(N2-H)?自由基，通過時間分辨光譜實時探測自由基的反應(yīng)過程。在瞬態(tài)紫外-可見光譜上觀測到位于610 nm和650 nm的兩個特征吸收峰，結(jié)合理論計算分別歸屬為anti-dG(N2-H)? (610 nm)和syn-dG(N2-H)? (650 nm)兩種構(gòu)像。同時，動力學(xué)分析表明伴隨dG(N2-H)?特征吸收峰610 nm和650 nm在幾百μs時間尺度上的衰減，dG(N1-H)?相對于dG(N2-H)?具有較大消光系數(shù)的370 nm處的信號卻只有衰減，說明dG(N2-H)?的衰減并沒有對應(yīng)dG(N1-H)?的生成，排除了dG(N2-H)?在幾百μs時間范圍內(nèi)異構(gòu)化生成dG(N1-H)?的可能。研究結(jié)果為排除奪氫-異構(gòu)化機(jī)制提供了關(guān)鍵的實驗證據(jù)，并且首次在瞬態(tài)光譜上區(qū)分了dG(N2-H)?自由基的anti-和syn-兩種構(gòu)像，研究揭示了OH?與G堿基等DNA氧化損傷反應(yīng)中的G自由基中間體的光譜特征和動力學(xué)反應(yīng)機(jī)制。該研究工作得到國家自然科學(xué)基金委重點(diǎn)基金、杰出青年科學(xué)基金、和北京師范大學(xué)人才引進(jìn)專項等項目經(jīng)費(fèi)的大力資助，論文近期發(fā)表在《Angewandte Chemie International Edition》(Independent Generation and Time-Resolved Detection of 2'-Deoxyguanosin-N2-yl Radical, Angew. Chem. Int. Ed. 10.1002/anie.202005300)

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202005300