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标签：学科前沿
关键词：离子液体杀菌剂DNA损伤
农业生产当中，有害真菌对于农作物危害极大，严重威胁农业生产。杀菌剂通过靶向灭活或抑制，降低真菌对农作物的损害。然而，有研究表明，杀菌剂的使用会改变接触者的DNA结构，从而影响了DNA复制和转录过程，导致诸如癌症、胎儿畸形、运动障碍和人类和动物的行为改变的严重危害。
多果定（n-十二烷基胍乙酸盐，结构如图1所示）是一种重要的杀菌剂，广泛用于苹果、梨、桃子和草莓的叶面病害及黑斑病的防治。遗传分析实验表明，多果定的基因毒性极高，非靶向作用可能导致多种严重的基因相关疾病。印度科学培养协会化学科学学院的PrashantChandraSingh团队结合了光谱和分子动力学（MD）模拟技术，证明了多果定阳离子的胍基和烃基与DNA中的腺嘌呤和胸腺嘧啶碱基相互作用，导致了DNA损伤。
图1.多果定和ILs的化学结构式（括号中是ILs的阳离子和阴离子的简称）
（图片来源：J.Phys.Chem.Lett.）
离子液体(ILs)被认为是替代有机溶剂的新型绿色溶剂，部分ILs被证明比水介质更能稳定DNA结构。因此，ILs被用作在室温下长期保存DNA的溶剂。本研究中使用的所有化合物的结构如图1所示，选择ILs作为一种介质来降低杀菌剂的非靶向基因毒性效应。研究表明，ILs的阳离子可与DNA沟槽区碱基的氢键(NHdodinium···OOC)结合，进而提高其稳定性。因此，ILs可以与杀菌剂多果定争夺DNA沟槽区碱基的氢键，从而最大限度地减少杀菌剂对DNA的损伤。
图2.(a)多果定和ILs随时间的RMSD变化图；多果定阳离子（主图）和ILs（插图，粗线中的TMG，虚线中各阴离子）与DNA磷酸（b）、次（c）和主（d）槽的径向分布函数；(e)整个模拟时间内阳离子与DNA的平均氢键数；(f)阳离子与DNA的总相互作用能。能量值在最后50ns模拟时间内取平均值（图片来源：J.Phys.Chem.Lett.）
实验和模拟结果表明，含有长的疏水链阴离子的ILs是逆转杀菌剂多果定的非靶向作用引起DNA损伤的理想介质。研究发现，ILs阴离子的疏水性是至关重要的，它通过形成胶束型络合物，阻碍了与DNA沟槽区的多果定阳离子的结合，同时又使ILs的TMG阳离子结合，提高了DNA的稳定性，恢复了由多果定的非靶向作用引起的结构变化。
图3.(a)DNA表面被多果定以及IL阳离子和阴离子包围的DNA快照；(b)阳离子和TMG-ILs与OC、AC阴离子在多果定-ILs络合物中的径向分布函数；多果定-OC团簇中阳离子与OC阴离子间的库仑（c）和LJ（d）相互作用能
（图片来源：J.Phys.Chem.Lett.）
图4.DNA碱基对台阶的小沟(a)、主沟(b)宽度和弯曲处(c)的分布图
（图片来源：J.Phys.Chem.Lett.）
综上，ILs阴离子的疏水性对逆转由杀菌剂造成的DNA损伤具有重要作用。本研究表明，多果定与含有长疏水链阴离子的ILs混合可以降低杀菌剂多果定对生物的遗传毒性。原文链接：
