利用光谱荧光法及计算机模拟技术，研究新合成的铜(II)配合物与DNA以及酶（过氧化氢酶/胰蛋白酶/脲酶）之间的结合亲和力

《Journal of Molecular Liquids》：Investigation of the binding affinity of a newly synthesized copper(II) complex to DNA and enzymes (catalase/trypsin/urease) using spectrofluorimetry and in silico approaches

铜配合物[Cu(3,5ClSal-Phe)(CH3OH)]的合成、DNA及酶相互作用研究显示其通过静态机制与催化酶、胰蛋白酶、尿素酶结合，对CT-DNA存在小沟结合。X射线衍射和ESR证实其 distorted square-pyramidal结构及paramagnetic特性，分子对接表明催化酶结合最稳定（-9.31 kcal/mol）。DPPH测试显示 moderate抗氧化活性。

　　近年来，随着对新型具有药理潜力化合物的合成研究日益增加，抗氧化性化合物因其在目标细胞中延缓、预防或消除氧化损伤的能力而受到广泛关注。这类化合物在生物体内与关键生物靶标之间的相互作用，是提升其生物活性和治疗潜力的重要研究方向。本研究中，科学家们合成并全面表征了一种新的铜（II）配合物[Cu(3,5ClSal-Phe)(CH?OH)]，该配合物由3,5-氯水杨醛与L-苯丙氨酸形成的席夫碱配体构成。为了深入理解该配合物的生物效应，研究人员采用了多种先进的分析技术，包括电子吸收光谱、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、电喷雾电离质谱（ESI-MS）、电子顺磁共振（ESR）和X射线单晶衍射。这些技术不仅有助于确定配合物的结构，还能揭示其与关键生物分子如CT-DNA、过氧化氢酶、胰蛋白酶和尿酶之间的相互作用机制。

电子吸收和荧光光谱技术被用于探究该配合物与CT-DNA、过氧化氢酶、胰蛋白酶和尿酶等关键生物分子之间的相互作用。实验结果表明，该配合物通过与DNA的次要沟槽相互作用而结合CT-DNA。同时，其与过氧化氢酶、胰蛋白酶和尿酶的荧光淬灭现象则遵循静态淬灭机制。这种静态淬灭机制意味着配合物与酶之间的结合是稳定的，并且不会导致酶的构象变化，而是通过物理方式减少荧光发射。这一发现对于理解配合物的抗氧化活性及其对酶活性的影响具有重要意义。

为了更深入地解析这些生物效应的分子基础，研究人员还采用了分子对接模拟技术，将DNA和三种关键酶（过氧化氢酶、胰蛋白酶和尿酶）作为分子靶标。分子对接模拟不仅有助于预测配合物与这些靶标之间的潜在结合模式，还能揭示关键的非共价相互作用，如氢键和卤素相互作用，以及它们的相对结合亲和力。通过这些计算方法，研究人员能够为实验结果提供理论支持，并进一步优化配合物的设计和应用策略。

在所有靶标中，该配合物与过氧化氢酶表现出最强的结合亲和力，其结合能为?9.31 kcal/mol。这表明配合物与过氧化氢酶之间存在较强的相互作用，具体表现为与Arg111、His361、Phe333和Arg71等氨基酸残基形成氢键，以及与Tyr357形成卤素相互作用。这些相互作用不仅增强了配合物与过氧化氢酶的结合稳定性，还可能影响其催化活性，进而影响细胞内的氧化还原平衡。此外，配合物与胰蛋白酶和尿酶的相互作用也显示出良好的能量优势，主要涉及极性和疏水性残基之间的相互作用。这些发现为进一步研究该配合物在抗氧化和酶抑制方面的应用提供了理论依据。

为了确保分子对接模拟的准确性，研究人员通过重新对接（redocking）方法验证了对接协议的可靠性，其均方根偏差（RMSD）小于2.0 ?。这一结果表明，所预测的结合模式具有高度可信度，能够真实反映配合物与生物靶标之间的相互作用。在实验研究方面，研究人员还通过DPPH自由基清除实验评估了该配合物的抗氧化活性。实验结果显示，该配合物具有中等的自由基清除效率，这表明其在抗氧化领域具有一定的应用前景。

在药物设计领域，尤其是针对抗氧化疗法，评估候选化合物对关键酶如过氧化氢酶、胰蛋白酶和尿酶的构象和活性影响至关重要。这些酶在生物体内扮演着重要的角色，例如过氧化氢酶负责分解过氧化氢，从而保护细胞免受氧化损伤；胰蛋白酶作为消化系统中的关键蛋白酶，其结构和功能的完整性对维持正常的生理过程至关重要；而尿酶则在氮代谢中发挥重要作用，同时因其在抗菌药物开发中的潜在价值而受到关注。因此，研究配合物与这些酶之间的相互作用，不仅有助于理解其生物效应，还能为开发新的药物提供理论支持。

此外，该配合物的合成和表征为药物开发提供了新的思路。由于药物在进入人体后通常需要与消化系统中的酶和蛋白质相互作用，因此理解新型化合物与这些生物分子的结合特性对于优化药物的生物利用度和减少不良反应具有重要意义。在本研究中，配合物与这些酶之间的相互作用不仅揭示了其潜在的药理作用，还为后续的药物设计和优化提供了宝贵的实验数据。

本研究的实验部分涵盖了多种重要的分析技术，以确保对配合物与生物靶标之间相互作用的全面理解。首先，电子吸收光谱和荧光光谱被用于研究配合物与CT-DNA、过氧化氢酶、胰蛋白酶和尿酶之间的相互作用。这些技术能够提供关于配合物与靶标结合方式、结合强度以及可能的相互作用机制的重要信息。其次，同步荧光测量（Δλ值为15 nm和60 nm）和福斯特共振能量转移（FRET）分析进一步揭示了配合物与生物分子之间的动态相互作用。同步荧光测量能够提供关于荧光发射特性的详细信息，而FRET分析则有助于评估分子间能量传递的效率，从而推测配合物与靶标之间的距离和相互作用类型。

在结构分析方面，X射线单晶衍射技术被用于确定配合物的晶体结构。该配合物在晶体结构中形成了一维的配位聚合物，其空间群为手性正交晶系P2?2?2?，且Flack参数表明其绝对结构的确定是准确的。晶体结构分析揭示了铜（II）离子的配位环境以及配体的结构特征，为理解配合物的化学行为和生物活性提供了重要的结构基础。此外，配合物的晶体结构还显示，其具有独特的几何构型，这可能与其在生物体系中的特定功能有关。

在实验研究中，研究人员还采用了多种分析方法，以确保对配合物生物活性的全面评估。这些方法包括电子顺磁共振（ESR）光谱，该技术能够确认配合物的顺磁性质，并提供关于其配位几何结构的有价值信息。ESR光谱分析表明，配合物的各向异性参数（g∥≈2.28，g⊥≈2.15，giso≈2.19）与其配位环境密切相关，进一步支持了其在生物体系中的潜在作用。此外，研究人员还通过其他光谱技术，如同步荧光和FRET分析，进一步探讨了配合物与生物分子之间的相互作用。

本研究的结论表明，新合成的铜（II）配合物[Cu(3,5ClSal-Phe)(CH?OH)]具有一定的生物活性，并且能够与多种关键生物靶标相互作用。其与CT-DNA的结合主要通过次要沟槽相互作用，而与过氧化氢酶、胰蛋白酶和尿酶的相互作用则遵循静态淬灭机制。分子对接模拟进一步揭示了该配合物与过氧化氢酶之间存在较强的结合亲和力，且通过氢键和卤素相互作用稳定结合。这些结果不仅为理解该配合物的抗氧化和酶抑制活性提供了理论依据，还为未来药物设计和优化提供了新的方向。

此外，本研究的作者团队在研究过程中发挥了重要作用，各成员在不同的研究环节中贡献了自己的专业知识和技能。Duygu ?nci ?zba?c?负责研究的撰写、编辑、可视化、验证、资源管理、方法设计、实验调查和数据整理，同时参与了概念设计。Sevin? ?lkar Erda??则负责研究的撰写、软件开发、实验调查和数据整理。Rahmiye Ayd?n参与了研究的撰写、实验调查和数据整理。Yunus Zorlu则负责研究的撰写、软件开发和数据整理。这些分工体现了团队合作的重要性，并确保了研究工作的全面性和严谨性。

本研究的实验部分并未获得任何资助，这表明研究结果的可靠性主要依赖于实验设计和方法的科学性。同时，作者们声明不存在可能影响研究结果的财务利益或个人关系，这进一步保证了研究的客观性和公正性。通过本研究，科学家们不仅验证了新合成铜（II）配合物的生物活性，还揭示了其与多种关键生物靶标之间的相互作用机制，为未来在药物开发、抗氧化疗法和酶抑制研究方面提供了重要的科学依据。

综上所述，本研究通过多种实验和计算方法，全面评估了新合成的铜（II）配合物[Cu(3,5ClSal-Phe)(CH?OH)]的生物活性和与关键生物靶标之间的相互作用。这些发现不仅加深了对配合物在生物体系中行为的理解，还为未来的药物设计和优化提供了重要的参考。通过进一步研究该配合物的分子机制和潜在应用，科学家们有望开发出具有更高生物活性和更低副作用的新型药物，从而在医学和生物技术领域发挥更大的作用。