《核苷酸的前生物自組裝與遺傳信息傳遞的化學機制》是依託山東師範大學，由陳德展擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：核苷酸的前生物自組裝與遺傳信息傳遞的化學機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳德展
- 依託單位：山東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
核苷酸是DNA/RNA的基本組成單位，具有重要的生物化學功能，其參與了生物體內幾乎所有的生物化學反應，因此對核苷酸的前生物合成研究，對於揭示生命的化學起源，進而從分子層面上深入了解生命現象的化學本質具有重要的科學意義。本項目利用計算化學方法和分子動力學模擬，系統研究多組分組裝核苷酸的反應機理，揭示自組裝過程的優先選擇性和反應的源動力問題，闡明反應的區域選擇性、立體選擇性、非對映選擇性的控制因素。通過計算從單體到不同長度片段的電子密度，探究共價相互作用、非共價相互作用、分子的空間結構等對電子布居及其變化的影響規律，初步了解RNA/DNA遺傳信息的化學基礎，進而從微觀層面上揭示核苷酸的前生物組裝和信息傳遞的化學本質。
結題摘要
核苷酸是DNA/RNA的基本組成單位,具有重要的生物化學功能，其參與了生物體內幾乎所有的生物化學反應。對核苷酸的前生物組裝研究，對於揭示生命的化學起源，進而從分子層面上深入了解生命現象的化學本質具有重要的科學意義。本項目即以此為目標，利用計算化學和分子動力學模擬的方法，對核苷酸的前生物組裝和遺傳信息傳遞機制進行了全面系統的研究。項目的主要研究內容包括：(1)天然核糖核苷酸多組分組裝機制。我們分別研究了嘌呤核糖核苷酸和嘧啶核糖核苷酸的組裝機制，揭示了多組分組裝反應的非對映選擇性是由親核加成步驟中進攻方向以及手性環境控制的。基於C-C,C-N糖苷鍵的形成機制，提出了C-C糖苷鍵形成的鹼基模型, 該結果為進一步探索寡核苷酸的前生物組裝和生命起源的深入理解提供了重要參考。(2)核苷酸鹼基修復的化學機制。通過三種不同催化劑脫除修覆核鹼基甲醛加成物的催化機理的探究，發現鄰氨基苯磷酸鹽在動力學和熱力學方面都是最有效的催化劑。該結果對設計合成更優的雙功能催化劑以及核苷酸的其他損傷修復提供了理論指導。(3)非天然核苷酸DNA鏈的螺旋結構、電子密度及結合力的變化規律。研究了非天然鹼基與天然鹼基的非共價相互作用（氫鍵、π-π堆積）及其對DNA螺旋結構的影響，為設計和開發新型的具有生物功能的非天然鹼基對提供新思路，同時為探索遺傳信息的傳遞機制提供理論基礎。(4)含有新型螢光鹼基的DNA鏈的結構和螢光性能。探索了核鹼基電子結構與螢光性能的關係，以及DNA雙螺旋環境對螢光性能的影響，為遺傳信息轉錄、複製過程中分子成像研究奠定了理論基礎。總之，本項目圓滿完成預定的研究目標和任務，研究成果對於揭示生命的化學起源以及DNA表達過程的化學機制具有重要的指導意義。
