黄酮醇与姜黄素作为DNA拓扑结构荧光探针的综合光谱与计算研究

本研究通过光谱学（CD/UV-Vis/荧光）与计算模拟（分子对接/MD）联用技术，揭示了天然多酚类化合物山柰酚（KMP）和姜黄素（CUR）与G-四链体（G4）、i-基序（C4）及双链DNA的特异性结合机制。研究发现CUR的溶剂化显色效应可敏感反映DNA拓扑结构差异，而KMP的激发态分子内质子转移（ESIPT）特性在G4中表现显著。该工作为开发基于核酸结构识别的分子诊断工具提供了新思路。

　　

亮点

本研究整合光谱技术、溴化乙锭（EtBr）置换实验和计算建模，系统探究了植物源多酚山柰酚（KMP）与姜黄素（CUR）在G-四链体（G₄）、i-基序（C₄）和B型双链DNA中的结合特性。

KMP在溶液中本为弱荧光团，却在DNA结合后展现出显著的光物理变化——其激发态分子内质子转移（ESIPT）行为在G₄中最突出，但3-OH位点阴离子化会抑制该过程；而CUR则表现出强烈的溶剂化显色效应，在G₄中荧光增强最明显。置换实验证实两者均通过沟槽/loop区结合G₄和C₄，KMP还能插入双链DNA。

计算研究

分子动力学模拟揭示了配体-DNA复合物的稳定结合模式：CUR通过疏水作用锚定在G₄的沟槽区，而KMP的苯并吡喃酮环与G-四联体平面形成π-π堆叠。自由能计算显示G₄对KMP的结合亲和力最高（ΔG = -8.2 kcal/mol），与实验结果高度吻合。

总结与结论

这项工作不仅阐明了两类天然化合物作为DNA拓扑敏感探针的分子机制，更揭示了它们通过差异化结合调控核酸结构的潜力——CUR是环境极性响应型荧光报告分子，而KMP则是具有温度/结构响应性的ESIPT探针。这些发现为开发靶向G₄/C₄的分子诊断工具和抗癌策略提供了新视角。