药物共价结合对DNA结构影响的分子机制研究：基于微拉曼光谱与高分辨透射电镜的联合分析

本研究针对化疗药物顺铂(cisplatin)与DNA相互作用机制不清的问题，通过超疏水基底(SHS)悬浮DNA纳米纤维，结合微拉曼光谱(特征峰：792 cm?1骨架振动)和高分辨透射电镜(HRTEM)，揭示了药物诱导的DNA构象转变(B→A型)及局部解旋现象，为个性化化疗剂量评估提供了新型纳米级分析方法。

　　

研究背景
在癌症治疗领域，顺铂(cisplatin)作为首个获批的金属类抗癌药物，通过形成DNA加合物触发肿瘤细胞凋亡。然而，其作用机制仍存在两大谜团：一是传统结构解析技术（如X射线衍射和核磁共振）在短链寡核苷酸研究中出现数据分歧——晶体学显示A/B型混合构象，而NMR仅检测到B型DNA；二是现有检测方法难以在接近生理条件下分析长链DNA（50 kbp）的纳米级结构变化。这些局限使得药物剂量优化和耐药性研究遭遇瓶颈。

为解决这一难题，意大利的研究团队在《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》发表研究，创新性地将超疏水基底(SHS)制备的DNA纳米纤维（直径8-150 nm）与微拉曼光谱、高分辨透射电镜(HRTEM)联用，首次实现了对长链DNA-药物相互作用的原位纳米尺度解析。

关键技术方法
研究采用硅基超疏水微柱阵列固定λ-DNA（50 kbp），通过可控脱水形成悬浮纳米纤维。采用共聚焦微拉曼光谱（激光波长785 nm，分辨率1 cm^?1）检测特征振动模式，HRTEM（加速电压200 kV）直接观察螺旋结构。样本队列为体外合成的纯化DNA与临床剂量顺铂（30 nM）反应体系。

研究结果

1. 超疏水基底制备
   通过光刻和磁控溅射制备Au/Cr涂层的硅微柱阵列，接触角>150°，实现DNA单分子级分散。

2. 构象转变证据
   拉曼光谱显示：鸟嘌呤环呼吸振动（670 cm^?1）强度降低，腺嘌呤拉伸模式（1338 cm^?1）蓝移，CH伸缩振动（2800-3000 cm^?1）展宽，证实DNA从B型向松散构象转变。

3. 局部解旋可视化
   HRTEM图像显示：铂原子（电子密度3.24 g/cm³）特异性结合N7位点，导致螺旋轴扭曲（约35°）和局部碱基对解链（解旋区域长度~5 nm）。

结论与意义
该研究建立了SHS-Raman-HRTEM联用技术平台，首次在纳米尺度证实：1）顺铂通过1,2-GpG链内交联诱导DNA全局构象松弛；2）局部解旋与药物嵌入同步发生。这一发现为解释临床中顺铂的细胞毒性阈值提供了结构基础，其检测灵敏度（1 fM）和纳米级空间分辨率有望推动抗癌药物的精准剂量设计。方法学创新更可拓展至其他核酸修饰研究领域。