李冬琼论文.docVIP

引言 研究表明，DNA甲基化能引起DNA构象、结构及性质的改变，改变DNA与蛋白质的相互作用，从而控制基因的表达。碱基甲基化是最早发现的一种DNA修饰，DNA碱基与甲基化试剂的反应会引起DNA结构与性质的改变，这些改变有可能导致细胞突变、衰老甚至癌变。对DNA碱基与甲基化试剂反应的细节进行研究，从分子层面认识胸腺嘧啶甲基化引起的DNA结构、性质及其功能改变的微观机制，可揭示DNA甲基化致病的机理，为临床上相关疾病的治疗提供理论基础，胸腺嘧啶是甲基化试剂修饰的主要DNA碱基，因此，对碘甲烷与胸腺嘧啶的反应机理进行研究拥有一定意义。 2 理论背景 2.1 含时和不含时薛定谔方程 一个系统的状态可以用系统中粒子的坐标和时间组成波函数（态）Ψ来表示。 未受干扰的量子力学系统可以用含时的薛定谔方程[1]来表示： 对于n个粒子的系统，相应的用三维坐标表示的含时薛定谔方程为： 是哈密顿算符，是动能算符和势能算符之和。Ψ是描述体系定态的状态波函数，它包含了体系所有的微观性质。从理论上讲，对薛定谔方程求解就可以获得任何多电子体系中电子结构和相互作用的全部描述，但是因为在多电子原子中电子间存在着复杂的瞬时相互作用，其势能函数形式比较复杂，精确求解薛定谔方程从数学的角度来看是无法实现的，所以必需采用近似的方法来求解。引入了不同的近似假设产生了不同的量子化学计算研究方法，它主要分为三类：从头算方法、半经验分子轨道法和密度泛函研究方法[2]。 2.2 从头算理论 从头算(ab initio)是狭义的第一性原理计算，它是指不使用经验参数，只用电子质量，光速，质子中子质量等少数实验数据去做量子计算[3-4]。 2.3 HF自洽场理论 应用三种近似的方法来解决多电子体系的薛定谔方程。 ―Born-Oppenheimer 近似 电子的运动和核的运动分离，电子在核的相对位置固定不变的力场中运动。 ―Hartree-Fock 近似 在多电子体系里，单个电子与其它多电子构成的场中相作用，而不是孤立的[5]。 ―LCAO 分子轨道可以用原子轨道线性组合而得到。 2.4 基组 通常，类氢波函数因包括电子相关的修正，导致数学上计算的复杂性和过于耗时而不常被应用。实际上，Ψ (r)波函数包括了它们被简化了的径向部分。最初的基组是斯莱特型轨道 (STO)： Ψ (r) = r n-1exp[-(Z-s) r/n] (1.3) s 是屏蔽常数，Z-s 可以被当作系数ζ，由此得到高斯类型的轨道 (GTO): Ψ (r) = exp(-αr2) (1.4) α是线性偶合的常数。它是用高斯函数近似的斯莱特轨道。 斯莱特型的函数，由于其数学性质并不好，在计算多中心双电子积分时，计算量很大，因而随着量子化学理论的发展，斯莱特型基组很快就被淘汰了。高斯型函数在计算中有较好的性质，可以将三中心或四中心的双电子积分轻易转化为二中心的双电子积分，因而可以在相当程度上简化计算，但是高斯型函数与斯莱特型函数在处理双电子积分时的行为差异较大，直接使用高斯型函数构成基组会使得量子化学计算的精度下降。 （1）是甲烷的一碘取代物。室温下为密度大的挥发性液体，偶极矩1.59D，折射率1.5304(20、D)、1.5293(21、D)。碘甲烷可与常见的有机溶剂混溶，纯品无色，暴露于阳光下会分解出碘单质而带紫色，可通过加入金属铜去除。碘甲烷少量存在于稻田中。碘甲烷是有机合成中常用的甲基化试剂。DNA的介绍 甲基化（DNA methylation） DNA甲基化是最早发现的修饰途径之一，大量研究表明，DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。　　在甲基转移酶的催化下，DNA的CG两个核苷酸的胞嘧啶被选择性地添加甲基，形成5－甲基胞嘧啶，这常见于基因的5-CG-3序列。大多数脊椎动物基因组DNA都有少量的甲基化胞嘧啶，主要集中在基因5＇端的非编码区，并成簇存在。甲基化位点可随DNA的复制而遗传，因为DNA复制后，甲基化酶可将新合成的未甲基化的位点进行甲基化。DNA的甲基化可引起基因的失活。　　DNA甲基化主要形成5－甲基胞嘧啶（5-mC）和少量的N6-甲基嘌呤（N6-mA）及7－甲基鸟嘌呤（7-mG）DNA甲基化发生位置含有很多CpG 结构, 2CpG 和2GPC 中两个胞嘧啶的5 位碳原子通常被甲基化，且两个甲基集团在DNA 双链大沟中呈特定三维结构。基因组中60%～ 90% 的CpG 都被甲基化，未甲基化的CpG 成簇地组成CpG 岛，位于结构基因启动子的核心序列和转录起始点。有实验证明超