8-氧-2'-去氧鸟嘌呤核苷水解的计算化学机理研究

本文主要探讨了"8-氧-2'-去氧鸟嘌呤核苷(8-oxodG)"在自然环境中的一项关键化学过程——N-糖苷键水解的理论研究。这项工作发表于2014年的《原子与分子物理学报》第31卷第3期，由郑妍、尤勇和梁晓琴三位作者共同完成。他们利用计算化学方法深入剖析了8-oxodG在单一水分子的作用下发生水解反应的机理。 研究发现，水分子在8-oxodG的去氧核糖糖环结构上存在两个潜在的攻击方向：一个是水分子从上方，另一个是从下方接近C1'碳原子。此外，8-氧鸟嘌呤碱基的O8原子和N9原子都有能力解离去氧糖环上的Ha-2'位置。这导致了8-oxodG与水分子作用时，总共存在四条不同的水解反应通道，每一条通道都包含两个步骤，并且在这些过程中形成了类双氢呋喃作为中间体。 值得注意的是，研究发现O8原子摘取去氧糖环Ha-2'的两条反应路径的第一步活化能相近，大约为41.98千卡/摩尔，显示出这一过程的能量变化相对较小。然而，N9原子摘取去氧糖环Ha-2'的两条反应路径的第一步活化能稍高，约为47.31千卡/摩尔，这意味着O8原子参与的反应可能更为优先。 这个研究不仅提供了8-oxodG在生物化学环境中的重要反应机制，还对理解DNA损伤修复过程中的8-氧鸟嘌呤脱氧核苷酸的稳定性以及其可能引发的突变有着重要意义。由于8-oxodG是DNA氧化损伤的标志性产物，了解其水解机理有助于开发新的抗氧化策略和DNA修复药物。同时，该研究展示了计算化学在揭示复杂生物化学反应途径中的潜力，它作为一种强大的工具，可以在实验难以观察的微观尺度上提供深入的见解。