A direct approach toward investigating DNA–ligand interactions via surface-enhanced Raman spectroscopy combined with molecular dynamics simulations

文献情報

出版日 2022-12-23
DOI 10.1039/D2CP04566D
インパクトファクター 3.676
著者

Yunpeng Wang, Na Shi, Yingying He, Yang Li, Qingchuan Zheng


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要旨

Small molecules that interfere with DNA replication can trigger genomic instability, which makes these molecules valuable in the search for anticancer drugs. Thus, interactions between DNA and its ligands at the molecular level are of great significance. In the present study, a new method based on surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) combined with molecular dynamics simulations has been proposed for analyzing the interactions between DNA and its ligands. The SERS signals of DNA hairpins (ST: d(CGACCAACGTGTCGCCTGGTCG), AP1: d(CGCACAACGTGTCGCCTGTGCG)), pure argininamide, and their complexes, were obtained, and the characteristic peak sites of the DNA secondary structure and argininamide ligand-binding region were analyzed. Molecular dynamics calculations predicted that argininamide binds to the 8C and 9G bases of AP1 via hydrogen bonding. Our method successfully detected the changes of SERS fingerprint peaks of hydrogen bonds and bases between argininamide and DNA hairpin bases, and their binding sites and action modes were consistent with the predicted results of the molecular dynamics simulations. This SERS technology combined with the molecular dynamics simulation detection platform provides a general analysis tool, with the advantage of effective, rapid, and sensitive detection. This platform can obtain sufficient molecular level conformational information to provide avenues for rapid drug screening and promote progress in several fields, including targeted drug design.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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