钌(II)配合物与双链RNA的结合特性：分子拥挤环境下的增强效应与机制研究

本文系统研究了单核[Ru(bpy)2(tpphz)]2+（Ru1）与双核[Ru(bpy)2(tpphz)Ru(bpy)2]4+（Ru2）钌配合物在稀释/分子拥挤（molecular crowding）溶液中与poly(rA)•poly(rU)双链RNA的相互作用。创新性发现分子 crowding 可增强配合物对RNA的结合亲和力与稳定作用，Ru1表现更优的pH敏感型"分子光开关（molecular light switch）"特性，并通过圆二色谱（CD）、热变性与粘度实验证实Ru1为经典嵌入（intercalation）、Ru2为穿线嵌入（threading intercalation）模式，为开发RNA靶向探针提供了新视角。

　　

亮点

单核钌(II)配合物[Ru(bpy)₂(tpphz)]²⁺（Ru1）和双核配合物[Ru(bpy)₂(tpphz)Ru(bpy)₂]⁴⁺（Ru2）在本研究中被合成并表征，它们作为RNA结合试剂的表现通过光谱学和粘度测量在稀释和分子拥挤溶液中对双链RNA poly(rA)•poly(rU)进行了研究。发光和比色研究表明，Ru1和Ru2在两种溶液中都能作为对所研究双链体的pH敏感且可逆的肉眼"分子光开关"，而Ru1的肉眼"光开关"响应效果和pH敏感性均比Ru2更显著。光谱滴定结果显示，Ru2对双链体具有更强的结合亲和力，并且两种配合物在分子拥挤溶液中对双链体的结合亲和力均有所增强。此外，通过圆二色谱（CD）研究排除了Ru1和Ru2通过沟槽结合（groove binding）和静电相互作用与双链体结合的可能性，推测其结合模式为嵌入（经典嵌入和穿线嵌入）。平衡透析实验结果表明，分子 crowding 能显著影响两种Ru(II)配合物的对映体与双链体之间的相互作用。随后，热变性和粘度测量的结果为这一推测提供了有力支持，并表明配合物Ru1和Ru2分别在稀释和分子拥挤溶液中通过经典嵌入和穿线嵌入的方式结合并稳定双链体，且两种配合物在分子拥挤溶液中结合和稳定双链体的能力均得到增强。据我们所知，此项工作是首个报道Ru(II)配合物在分子拥挤溶液中对核酸的结合和稳定作用强于在稀释溶液中的例子。

结论

总之，我们合成并表征了两种Ru(II)配合物[Ru(bpy)₂tpphz]²⁺（Ru1）和[Ru(bpy)₂tpphzRu(bpy)₂]⁴⁺（Ru2），并通过光谱方法和粘度测量研究了这两种配合物在稀释和分子拥挤溶液中与双链RNA poly(rA)•poly(rU)的结合特性。荧光和比色研究结果表明，Ru1相比Ru2能作为对所研究双链体更有效的pH敏感且可逆的肉眼"分子光开关"。