図1:DNA結合金属インターカレーター錯体[Ru(bpy)2(paip)]2+の化学構造。インターカレーション配位子と補助配位子がラベル付けされている。[ 4 ] [ 5 ] ルテニウム インターカレーターの場合、一般的な合成は、インターカレーション配位子を調製し、続いて特定の補助配位子によって配位されたルテニウム金属錯体と結合させることから成ります。[ 6 ] [ 7 ] 金属インターカレーターの前駆体として使用される以前のルテニウム錯体の例としては、cis-[Ru(bpy) 2Cl2 ] およびcis-[Ru(phen) 2Cl2 ] ∙2H2Oが あり 、これらは[Ru(bpy) 2 (maip)] 2+ 、[Ru(bpy) 2 (paip)] 2+ 、[Ru(bpy) 2 ( bfipH)](ClO4 ) 2 、 およびRu(phen) 2 (bfipH)](ClO4 ) 2に 合成できます。[ 4 ] [ 5 ]
DNAインターカレーションのメカニズム 図2:金属インターカレーターは、二本鎖DNAの主溝を介して侵入し、隣接する切断されていない塩基対間でπスタッキングを起こす。ここでは、ロジウム錯体のφ配位子が、配列5'-G(5IU)TGCAAC-3'(PDB ID 454D)を持つDNAセグメントにインターカレーションしている。[ 8 ] 金属インターカレーターは、通常メジャーグルーブを介して侵入した後、切断されていないDNA塩基対とπスタッキングします(マイナーグルーブを介して二本鎖DNAに侵入した後、排出された塩基対を置き換える金属インサーターとは対照的です)。[ 9 ] [ 10 ] 金属インターカレーターのインターカレーションは、挿入よりもDNA二重らせんに歪みを生じさせません。金属インサーターは二重らせんのねじれをほどき、リン酸骨格を開きますが、金属インターカレーターはメジャーグルーブの隆起と幅をわずかに増加させます。[ 1 ] [ 9 ] DNA塩基対間に金属化合物をインターカレーションすると、二重らせんが効果的に安定化され、DNA二重らせんの融解温度が上昇します。[ 8 ] 金属インターカレーターのDNAへの結合は可逆的であり、インターカレーション分子 の特性に依存します。金属中心、酸化状態、配位幾何構造、および全体のサイズが異なる金属インターカレーターは、さまざまな「挿入深度」を示す。[ 3 ] 例えば、正方形平面錯体は、八面体または四面体錯体よりもDNA塩基対に深く入り込む。[ 3 ] また、金属インターカレーターの正電荷は、負に帯電した糖リン酸骨格への静電引力により、DNA結合を強化する。[ 6 ]
治療への応用 図3:配位子5,6-クリセンキノンジイミン(クリシ)を含むメタロインターカレーターの幅広い構造は、DNA塩基対のミスマッチを識別するために抗がん治療に使用できる。[ 11 ] [ 12 ] 金属インターカレーターは、その構造的多様性と普遍的な光酸化特性により、さまざまな治療用途の可能性を秘めています。金属インターカレーターの治療用途の 1 つは、特定のミスマッチ DNA 塩基対を標的とすることで、体内の癌性腫瘍細胞と戦うことです。金属中心に結合したリガンドを修飾する能力により、金属インターカレーターと DNA 配列間の結合相互作用に高い特異性を持たせることができます。[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] 例えば、リガンド 5,6-クリセンキノン ジイミン (chrysi) とその類似体は、B-DNA の塩基対の通常のスパン内に収まらないほど広くなるように設計されており、代わりにミスマッチ塩基の不安定化部位にあるらせんのより広い部分に結合するようになっています。[ 11 ] [ 12 ] インターカレーション後、サンプルは短波長の光照射中にエネルギーを吸収することで光活性化されます。[ 1 ] この活性化により、金属インターカレーターの光酸化特性がラジカル機構を介してミスマッチ部位の糖リン酸骨格の切断を誘発する。[ 1 ] [ 11 ] [ 12 ] 照射がない場合でも、金属インターカレーターとDNAとの相互作用により、ミスマッチ塩基対を含むDNAを持つ細胞の増殖を大幅に減少させることができる。[ 13 ]
参考文献 1 2 3 4 5 Zeglis, Brian M.; Pierre, Valerie C.; Barton, Jacqueline K. (2007). "Metallo-intercalators and Metallo-insertors" (PDF) . Chemical Communications . 44 (44): 4565– 79. doi : 10.1039/b710949k . PMC 2790054 . PMID 17989802 . 1 2 Gill, Martin R.、および Jim A. Thomas。「ルテニウム(II)ポリピリジル錯体とDNA - 構造プローブから細胞イメージングと治療まで - (RSC Publishing)」。Chem Soc Rev、nd Web。2015年1月26日。< https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticlePDF/2012/CS/c2cs15299a >。 1 2 3 Pages、Benjamin J.、Dale L. Ang、Elise P. Wright、および Janice R. Aldrich-Wright。「DNA との金属錯体の相互作用」。Royal Society of Chemistry、nd Web。2015 年 1 月 26 日。< https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2014/dt/c4dt02700k >。 1 2 Vargiu, Attilio V.、および Alessandra Magistrato。「金属挿入剤による DNA ミスマッチの検出:分子シミュレーション研究」無機化学。無機化学、nd Web。2015 年 1 月 26 日。< http://pubs.acs.org/doi/pdfplus/10.1021/ic201659v >。 1 2 Raman, Natarajan; Rajakumar, Ramasubbu (2014). "ビスアミド遷移金属錯体:異性体とDNA相互作用の研究". Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy . 120 : 428–436 . doi : 10.1016/j.saa.2013.10.037 . PMID 24211801 . 1 2 Liu, Yun-Jun; Liang, Zhen-Hua; Li, Zheng-Zheng; Yao, Jun-Hua; Huang, Hong-Liang (2011). "Ruthenium(II) Polypyridyl Complexes: Synthesis and Studies of DNA Binding, Photocleavage, Cytotoxicity, Apoptosis, Cellular Uptake, and Antioxidant Activity". DNA and Cell Biology . 30 (2): 829– 38. doi : 10.1016/j.ejmech.2009.10.043 . PMID 19932529 . ↑ Du、Ke-Jie、Jin-Quan Wang、Jun-Feng Kou、Guan-Ying Li、Li-Li Wang、Hui Chao、Liang- 1 2 Kielkopf, CL、KE Erkkila、BP Hudson、JK Barton、および DC Rees。「5'-G(5IU)TGCAAC-3' に結合した RH[ME2TRIEN]PHI の 1.2 Å 分解能結晶構造におけるインターカレーションとメジャーグルーブ認識」RCSB Protein Data Bank。Np、nd Web。2015 年 1 月 26 日。< http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=454D >。 1 2 Lauria, Antonino、Riccardo Bonsignore、および Alessio Terenzi。「ニッケル(II)、銅(II)および亜鉛(II)メタロインターカレーター:実験と計算を組み合わせた調査によるDNA結合の構造的詳細 - (RSC Publishing)」Royal Society of Chemistry、nd Web。2015年1月26日。< https://pubs.rsc.org/EN/content/articlehtml/2014/dt/c3dt53066c >。 ↑ Alessandro Biancardi、Azzurra Burgalassi、Alessio Terenzi、Angelo Spinello、Giampaolo Barone、Tarita Biver、および Benedetta Mennucci。|タイトル="DNAインターカレーターであるサルフェン型ZnII錯体の分光学的特性に関する理論的および実験的研究" |ジャーナル=Chemistry–A European Journal、|日付=2015 |巻=20 |号=24 |ページ=7439-7447。|doi=10.1002/chem.201304876 1 2 3 4 Pierre, VC; Kaiser, JT; Barton, JK (2007). "ロジウムインターカレーターによって結合されたミスマッチDNAの構造を通してミスマッチを見つけるための洞察" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 104 (2): 429– 34. Bibcode : 2007PNAS..104..429P . doi : 10.1073/pnas.0610170104 . PMC 1766401 . PMID 17194756 . 1 2 3 4 Junicke, H.; Hart, JR; Kisko, J.; Glebov, O.; Kirsch, IR; Barton, JK (2003). "Bioinorganic Chemistry Special Feature: A Rhodium(III) Complex for High-affinity DNA Base-pair Mismatch Recognition" . Proceedings of the National Academy of Sciences . 100 (7): 3737–42 . Bibcode : 2003PNAS..100.3737J . doi : 10.1073/pnas.0537194100 . PMC 152991. PMID 12610209 . 1 2 Hart, JR; Glebov, O.; Ernst, RJ; Kirsch, IR; Barton, JK (2006). "DNAミスマッチ特異的標的化とミスマッチ修復欠損細胞のかさ高いロジウム(III)インターカレーターに対する過敏性" . Proceedings of the National Academy of Sciences . 103 (42): 15359– 5363. Bibcode : 2006PNAS..10315359H . doi : 10.1073/pnas.0607576103 . PMC 1622828 . PMID 17030786 .