基于光谱和计算方法对新型三唑基亚胺功能化衍生物与 DNA/HSA 结合特性的研究

为探究新型生物活性配体，研究人员合成 10 种三唑衍生物，借助光谱技术及分子对接，研究其与 CT-DNA、HSA 的相互作用。发现 TCB6 与两者结合常数最高，且具抗菌活性，为药物设计提供新思路。

　　

在生命科学与药物研发领域，精准调控小分子与生物大分子的相互作用始终是核心挑战。DNA 作为遗传信息的载体，人类血清白蛋白（HSA）作为药物运输的 “分子出租车”，二者与小分子配体的结合机制直接影响药物的疗效与安全性。然而，现有药物在靶向结合效率、特异性及副作用控制方面仍存在瓶颈 —— 如何设计兼具高亲和力与选择性的配体，成为突破传统药物研发困境的关键。

为攻克这一难题，印度韦洛尔理工学院（Vellore Institute of Technology）的研究团队开展了一项极具创新性的研究。他们聚焦于三唑类 Schiff 碱衍生物（一类含氮杂环化合物，因独特的电子结构和生物相容性备受关注），通过分子设计与光谱分析，系统探究其与 DNA 及 HSA 的相互作用机制，相关成果发表在《Bioorganic Chemistry》。

研究人员采用的核心技术方法包括：

• 光谱分析：利用紫外 - 可见光谱（UV–vis）、荧光光谱及循环伏安法，定量分析配体与 DNA/HSA 的结合过程；
• 分子对接：通过计算模拟预测配体在 DNA 沟槽（如大沟、小沟）及 HSA 亚结构域（如 Sudlow's site II）中的结合模式；
• 密度泛函理论（DFT）：解析配体的电子结构特征，揭示其与生物大分子作用的化学本质；
• 抗菌活性测试：针对肠球菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌及克雷伯菌等病原菌，评估衍生物的抑菌能力。

研究结果

1. 新型三唑衍生物的合成与表征

通过 1,2,4 - 三唑 - 3,5 - 二胺与吲哚 - 2 - 甲醛及取代苯甲醛的缩合反应，成功合成 10 种衍生物（TCB1–TCB10），并通过核磁共振（¹H、¹³C NMR）、傅里叶红外光谱（FTIR）及高分辨质谱（HRMS）确证结构。

2. 与 CT-DNA 的结合机制

• 光谱验证：UV–vis 光谱显示配体与 CT-DNA 作用后吸收峰红移，荧光光谱显示嵌入剂溴化乙锭（EB）的荧光被显著猝灭，结合常数（K_b）范围为 10^?5 M 级，其中 TCB6 的 K_b达 8.7588×10^?5 M，表明其强结合能力；
• 粘度与伏安法：CT-DNA 粘度随配体浓度增加而升高，循环伏安曲线显示可逆的电子转移过程，支持靶向沟槽结合（而非嵌入）机制；
• 分子对接：配体优先定位于 DNA 大沟，疏水相互作用及供电子基团（如甲氧基、二甲氨基）显著增强结合亲和力。

3. 与 HSA 的相互作用

• 荧光猝灭分析：配体通过静态猝灭机制与 HSA 结合，TCB6 的结合常数为 5.9305×10^?5 M，结合位点为 HSA 的 Sudlow's site II（亚结构域 I 和 III）；
• 位点标记实验：竞争结合实验证实配体与华法林（HSA 位点 II 标记物）存在重叠结合区域，进一步验证分子对接结论。

4. 抗菌活性评估

部分衍生物对革兰氏阳性菌（如金黄色葡萄球菌）及革兰氏阴性菌（如大肠杆菌）表现出显著抑菌活性，其中含卤素（氯、溴）取代基的衍生物抑菌效果更优，暗示卤原子可通过增强分子极性优化抗菌性能。

结论与意义

本研究通过多维度实验与计算模拟，揭示了三唑基 Schiff 碱衍生物作为 DNA/HSA 双靶向配体的潜力：

• 机制创新：首次明确该类化合物通过沟槽结合模式作用于 DNA，并精准锚定 HSA 的 Sudlow's site II，为双靶点药物设计提供了清晰的结构 - 活性关系模型；
• 应用价值：高结合常数的 TCB6 等衍生物有望成为抗菌或抗肿瘤先导化合物，其疏水基团与供电子取代基的协同作用机制可指导后续分子优化；
• 技术突破：结合光谱技术与分子对接的研究策略，为快速筛选新型生物配体提供了高效的方法论参考。

这项工作不仅深化了对小分子 - 生物大分子相互作用的理解，更通过化学合成与计算生物学的交叉融合，为开发低毒、高选择性的新型药物开辟了新路径，对精准医疗与创新药物研发领域具有重要的科学意义与临床转化价值。