由于电离辐射引起的碱基损伤导致DNA亚基构象和相互作用变化的计算研究

《ChemPhysChem》：Computational Study of the Changes in the Conformations and Interactions of DNA Subunits Due to the Base Damage Induced by Ionizing Radiation

DNA碱基修饰8-氧鸟嘌呤（OG）和5-甲酰胞嘧啶（fC）的构效关系及突变机制研究。通过MM和QM计算比较分析OG在反式（与胞嘧啶形成3H键）和顺式（易与嘌呤错配）构象下的高突变性，以及fC与鸟嘌呤形成完整氢键结构导致的低突变性差异。

　　

摘要

离子辐射对生物系统的作用会导致多种DNA碱基修饰的形成，这些修饰会改变受损片段的构象，并影响其在生物合成过程中与后续核苷酸的相互作用。本文研究了8-氧代鸟嘌呤（OG）和5-甲酰胞嘧啶（fC）在DNA结构中形成的后果。通过分析文献中关于这些修饰的结构和遗传实验数据，并将其与简单受损DNA片段的分子力学（MM）和量子力学（QM）计算结果进行对比，揭示了辐射损伤导致的亚基间相互作用能变化如何影响它们的生物学功能。8-氧代鸟嘌呤核苷无论处于反式还是顺式糖基构象，都具有较高的诱变性：反式构象使其能够与胞嘧啶形成类似标准G:C碱基对的三元氢键结构；而顺式构象则可能与其它嘌呤碱基形成错配碱基对，尽管这两种情况在能量和结构上都适合插入DNA双链中。5-甲酰胞嘧啶与鸟嘌呤形成的氢键结构与完整碱基对相似，但由于形成错配碱基对的概率较低，因此其诱变性也相对较低。

图形摘要

本研究通过量子力学计算方法探讨了8-氧代鸟嘌呤和5-甲酰胞嘧啶在DNA结构中形成的影响。8-氧代鸟嘌呤核苷无论处于反式还是顺式糖基构象，都具有较高的诱变性；5-甲酰胞嘧啶与鸟嘌呤形成的碱基对结构与完整碱基对相似，但其诱变性较低。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。