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生化学において、インターカレーションとは、デオキシリボ核酸（DNA）の平面状の塩基間に分子が挿入される現象である。この過程はDNA分析法として用いられるほか、ある種の中毒のメカニズムにもなっている。
分子（この場合はリガンドとも呼ばれる）がDNAと相互作用する方法はいくつかあります。リガンドは、共有結合、静電結合、またはインターカレーションによってDNAと相互作用する可能性があります。[ 1 ]インターカレーションは、適切なサイズと化学的性質を持つリガンドがDNAの塩基対の間に収まるときに起こります。これらのリガンドは、ほとんどが多環式、芳香族、平面構造であるため、核酸染色剤としてよく用いられます。集中的に研究されているDNAインターカレーターには、ベルベリン、臭化エチジウム、プロフラビン、ダウノマイシン、ドキソルビシン、サリドマイドなどがあります。DNAインターカレーターは、急速に増殖する癌細胞のDNA複製を阻害する化学療法に用いられます。例としては、ドキソルビシン（アドリアマイシン）とダウノルビシン（どちらもホジキンリンパ腫の治療に使用される）、およびダクチノマイシン（ウィルムス腫瘍、ユーイング肉腫、横紋筋肉腫に使用される）が挙げられる。
金属インターカレーターは、金属カチオンと多環芳香族配位子の錯体です。最も一般的に使用される金属イオンはルテニウム(II)で、その錯体は生体環境下で非常にゆっくりと分解するためです。その他に使用されている金属カチオンには、ロジウム(III)とイリジウム(III)があります。金属イオンに結合する典型的な配位子は、平面構造がインターカレーションに理想的なジピリジンとテルピリジンです。[ 2 ]
DNA中の塩基対は、インターカレーターが入り込むために分離する必要がある。分離は巻き戻しによって達成される。例えば、エチジウムはDNAを約26°巻き戻し、プロフラビンは約17°巻き戻しをする。この巻き戻しにより塩基対が分離、つまり「上昇」し、約0.34 nm (3.4 Å) の開口部が作られる。同様に、チアゾールオレンジ誘導体のインターカレーションの場合、塩基対間の距離は、約4.7 Åから約6.9 Åに大幅に増加した。[ 3 ]この巻き戻しは、DNA鎖の伸長や塩基対のねじれなど、DNA鎖に局所的な構造変化を引き起こす。これらの構造変化は、機能変化、多くの場合、転写、複製、およびDNA修復プロセスの阻害につながるため、インターカレーターは強力な変異原となる。このため、DNAインターカレーターは、アフラトキシンB1のエキソ（エンドではない）8,9エポキシドや、プロフラビンやキナクリンなどのアクリジン類のように、発がん性を持つことが多い。
適切なサイズ（塩基対程度）のカチオン性平面多環芳香族系間の相互作用機構としてのインターカレーションは、1961 年にLeonard Lermanによって初めて提唱されました。 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]インターカレーションの提案された機構の 1 つは次のとおりです。水性等張溶液中では、カチオン性インターカレーターは、ポリアニオン性 DNA の表面に静電的に引き寄せられます。リガンドは、DNA を取り囲むカチオンの「凝縮雲」中に存在するナトリウムおよび/またはマグネシウムカチオンを置換し（各リン酸酸素が持つ負電荷の合計を部分的に相殺するため）、DNA の外表面と弱い静電的結合を形成します。この位置から、リガンドは DNA の表面に沿って拡散し、一時的に「開いて」インターカレーション部位を形成する 2 つの塩基対の間にある疎水性環境に滑り込む可能性があります。これにより、エチジウムは DNA を取り囲む親水性（水性）環境から離れてインターカレーション部位に移動することができます。塩基対は、溶媒分子との衝突時に吸収されるエネルギーによって、一時的にこのような開口部を形成する。
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