銀離子摻雜DNA的拉曼光譜研究

摘 要：文章研究了摻雜了銀離子的DNA的拉曼光譜。結(jié)果顯示結(jié)合了銀離子的DNA發(fā)生了一系列的變化，鳥嘌呤和腺嘌呤的伸縮振動峰1576、1487、1375和727cm-1向低波數(shù)移動了4-10cm-1，堿基之間氫鍵的拉曼譜峰1665cm-1明顯變寬，DNA中PO2-的對稱伸縮振動峰1091和788cm-1分別移動到了1085和781cm-1， B構(gòu)象830cm-1譜峰強度明顯降低。說明銀離子和 DNA堿基之間的氫鍵產(chǎn)生了相互作用，使DNA雙鏈解旋，并且DNA的構(gòu)象也發(fā)生改變。

關(guān)鍵詞：拉曼光譜；銀離子；DNA

分子自組裝是近年研究的熱點，更是納米器件發(fā)展的重要組成部分。自從DNA內(nèi)部電子轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，DNA引起了更多的關(guān)注。由于DNA鏈極易斷裂，它并不是理想的電子導(dǎo)體，但是利用DNA雙鏈結(jié)構(gòu)作為模板構(gòu)造納米尺度金屬導(dǎo)線已經(jīng)取得了很大的成就，比如M-DNA，就是將二價金屬離子如Cu2+，Zn2+，Ni2+摻雜到DNA的堿基或磷酸骨架中，摻雜后的M-DNA呈現(xiàn)出特殊的導(dǎo)電特性，有望成為新得到納米材料和生物傳感器[1-4]。實驗發(fā)現(xiàn)銀離子（Ag+）極易和DNA結(jié)合，但是有趣的是Ag+和DNA結(jié)合的作用機制到現(xiàn)在也沒有定論。拉曼光譜技術(shù)在測量生物大分子時，具有需要樣品量小、結(jié)構(gòu)信息量大、測量速度快、操作方便、對樣品無損傷、可以從分子水平實時監(jiān)測分子之間的相互作用等優(yōu)點[5]，所以本文對銀離子摻雜DNA（后文簡稱為Ag+-DNA）溶液進行了拉曼光譜測量，得出了拉曼譜線并初步分析了其結(jié)合機理。

1 實驗方法和儀器

將1.6mg/ml的小牛胸腺DNA與20mM的Ag+溶液混合反應(yīng)15分鐘后，置入顯微鏡下進行拉曼光譜測量。

拉曼光譜測定采用英國Renishaw公司生產(chǎn)的2000型共聚焦顯微拉曼光譜儀上進行，儀器的分辨率為2cm-1，波長為782nm、功率為25mw的半導(dǎo)體激光器為激發(fā)光源。

2 結(jié)果和討論

小牛胸腺DNA（a）和Ag+-DNA（b）的拉曼譜線如圖1所示?？梢?，加入銀離子后指定為堿基鳥嘌呤和腺嘌呤的伸縮振動峰1576，1487，1375，和 727cm-1向低波數(shù)移動了4-10cm-1，并且指定為堿基之間氫鍵的拉曼譜峰1665cm-1明顯變寬。說明銀離子打破了A和T與G和C之間的共價氫鍵并與其發(fā)生螯合，銀離子可能結(jié)合在AT和GC堿基對之間，也有可能與DNA的每個單鏈共價化合，導(dǎo)致DNA雙鏈解旋。DNA骨架中PO2-的對稱伸縮振動峰1091和788cm-1分別移到了1085和781cm-1，說明DNA的單鏈或雙鏈已經(jīng)受到了影響，雙螺旋結(jié)構(gòu)由有序變?yōu)闊o序。標識液態(tài)DNA呈現(xiàn)出B構(gòu)象的拉曼譜峰830cm-1位置基本不變，但強度卻明顯降低，說明DNA的構(gòu)象已經(jīng)改變。另外胸腺嘧啶的振動譜線1249cm-1和糖環(huán)中C-O伸縮振動譜峰1047cm-1保持不變。綜上所述，銀離子的加入，使DNA的結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變，這一轉(zhuǎn)變主要表現(xiàn)在堿基堆積、氫鍵、和構(gòu)象上，使DNA變得無序。

3 結(jié)束語

拉曼光譜表明：加入后銀離子后鳥嘌呤以及腺嘌呤的伸縮振動峰1576，1487，1375，和 727cm-1向低波數(shù)移動了4-10cm-1，堿基之間的氫鍵拉曼譜峰1665cm-1明顯變寬，DNA中的PO2-對稱伸縮振動峰1091和788cm-1分別移動到1085和781cm-1，B構(gòu)象830cm-1譜峰強度降低。這說明銀離子和 DNA的堿基之間的氫鍵產(chǎn)生了相互作用，打破了A和T與G和C的共價氫鍵并與其發(fā)生螯合，銀離子可能結(jié)合在AT和GC堿基對之間，也有可能與DNA的每個單鏈共價化合，導(dǎo)致DNA雙鏈解旋，同時DNA的構(gòu)象也發(fā)生了改變。實驗結(jié)果對銀離子和DNA相互作用機制的研究提供了一定的參考。

參考文獻

[1]Rakitin A.Aich P，Papadopoulos C.Kobzar Y.Vedeneev.Metallic conduction through engineered DNA： DNA nanoelectronic building blocks. Physics Review Letters 2001，86（16），3670-3673.

[2]Braun E.，Eichen Y.Sivan U.Yoseph G.B.DNA-templatedassembly andelectrode attachment of a conducting silver wire. Nature 1998 391，775-778.

[3]Wettig D.Li C.Z.Long Y. T.Kraatz H.B.Lee J.S.M-DNA：a Self-Assembling Molecular Wire for Nanoelectronics and Biosensing. Analytical Sciences 2003，19（1），23-26.

[4]Park S.H.Prior M.W.LaBean T.H.Finkelstein G. Optimized fabrication and electrical analysis of silver nanowires templated on DNA molecules.Applied Physics Letters 2006，89，033901.

[5]班戈，董瑞新，李珂，韓洪文，張霞，李書鋒.DNA銀納米線的制備及其拉曼光譜.光譜學與光譜分析，2009，29（5）：402-405.