本書主要運用量子化學(xué)計算、分子動力學(xué)模擬及基于機器學(xué)習(xí)的Markov模型構(gòu)建等多尺度手段，研究DNA氧化損傷的機理、DNA受損堿基的翻轉(zhuǎn)、DNA修復(fù)酶對受損DNA的識別修復(fù)。本書既敘述了DNA氧化損傷的基本原理，又講述了多種技術(shù)在DNA氧化損傷中的應(yīng)用，分析了對DNA結(jié)構(gòu)的影響，并介紹了幾種常見毒品引起的DNA損傷，最后探索分子動力學(xué)模型在生物化學(xué)課程中的應(yīng)用，邏輯清晰，內(nèi)容完整，可為相關(guān)領(lǐng)域的科研、教學(xué)等提供參考。
王樹棟，碩士畢業(yè)于貴州大學(xué)，博士畢業(yè)于北京理工大學(xué)，現(xiàn)為貴州警察學(xué)院副教授，主要研究方向為核酸化學(xué)、毒物及毒品的檢測和鑒定等。近年來，參與國家自然科學(xué)基金項目一項（同工酶特異性AIE熒光探針的構(gòu)建及其在活細(xì)胞中的成像研究），多篇研究成果發(fā)表在核酸領(lǐng)域國際頂級期刊《Nucleic Acids Research》、化學(xué)信息學(xué)頂級期刊《Journal of Chemical Information and Modeling》《Organic & Biomolecular Chemistry》等刊物。
第一章 DNA的結(jié)構(gòu)
1.1 DNA結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)
1.2 核酸的一級結(jié)構(gòu)
1.3 DNA的二級結(jié)構(gòu)
1.4 DNA結(jié)構(gòu)的多態(tài)性
1.4.1 左旋雙螺旋 (Z-DNA)
1.4.2 三螺旋DNA(T-DNA)
1.4.3 DNA四鏈體(G-quadruplex)
1.4.4 環(huán)狀DNA和超螺旋DNA
1.5 DNA的性質(zhì)
1.5.1 DNA的理化性質(zhì)
1.5.2 紫外吸收性質(zhì)
第二章 導(dǎo)致DNA氧化損傷的因素
2.1環(huán)境因素
2.1.1 紫外線輻射
2.1.2 電離輻射
2.1.3 遺傳毒性物質(zhì)
2.2 活性氧(Reactive oxygen species,ROS)和自由基(Free radical)
2.1.1活性氧(Reactive oxygen species,ROS)
2.2.1自由基(Free radical)
第三章 常見的DNA氧化損傷類型
3.1 羥基自由基(OH)在體內(nèi)的生成
3.2 嘌呤損傷
3.3 嘧啶損傷
3.4 斷裂和交聯(lián)
第四章 DNA氧化損傷的修復(fù)
4.1 堿基切除修復(fù)(Base excison repair,BER)
4.2 核苷酸切除修復(fù)(Nucleotide excision repair,NER)
4.3 錯配修復(fù)(Mismatch repair,MMR)
4.4 雙鏈斷裂修復(fù)(double strand breaks repair,DSBR)
第五章 單分子技術(shù)在DNA氧化損傷研究中的應(yīng)用
5.1 單細(xì)胞凝膠電泳
5.2 熒光探針與標(biāo)記方法
5.3 熒光共振能量轉(zhuǎn)移
5.4 原子力顯微鏡
5.5 全內(nèi)反射熒光顯微鏡
5.6 單分子磁鑷
第六章 分子動力學(xué)模擬在DNA損傷研究中的應(yīng)用
6.1 分子動力學(xué)
6.1.1 分子動力學(xué)簡介
6.1.2 分子動力學(xué)模擬的基本原理
6.1.3 自由能計算
6.2 馬爾可夫模型(MSMs)
6.2.1 馬爾科夫模型的估計
6.2.2 馬爾科夫動力學(xué)模型的驗證
6.2.3 過渡路徑理論(Transition Path Theory, TPP)
6.2.4 粗粒度馬爾科夫模型(Coarse-Grained Markov Models) 59
第七章 DNA嘧啶過氧自由基對C-H鍵反應(yīng)活性的研究
7.1 引言
7.2 計算方法
7.3 結(jié)果與討論
7.3.1 胸腺嘧啶過氧自由基的反應(yīng)活性
7.3.2 胸腺嘧啶過氧自由基活化C1?-H1?自由能壘與鍵解離自由能的線性關(guān)系
7.3.3 DNA雙鏈和單鏈模型中胸腺嘧啶過氧自由基反應(yīng)活性的差異
7.3.4 DNA中胸腺嘧啶過氧自由基抽提C1?-H1?反應(yīng)本質(zhì)的探究
7.4 本章小結(jié)
第八章 5R-TG對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的影響
8.1 引言
8.2 計算方法
8.3 結(jié)果討論
8.3.1 cis-5R,6S-Tg DNA雙鏈分子動力學(xué)模擬
8.3.2 trans-5R,6R-Tg DNA雙鏈分子動力學(xué)模擬
8.3.3 翻轉(zhuǎn)自由能計算
8.4 本章小結(jié)
第九章 5S-TG對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的影響
9.1 引言
9.2 計算方法
9.3 結(jié)果討論
9.3.1 trans-5S,6S-Tg DNA雙鏈的分子動力學(xué)模擬
9.3.2 cis-5S,6R-Tg DNA雙鏈的分子動力學(xué)模擬
9.3.3 自由能計算
9.3.4 馬爾科夫模型分析
9.3.5 本章小結(jié)
第十章 修復(fù)蛋白HNEIL1對TG:A堿基對的識別
10.1 引言
10.2 計算方法
10.3 結(jié)果討論
10.3.1 DNA體系的分子動力學(xué)模擬
10.3.2 hNEIL1/DNA復(fù)合物體系的分子動力學(xué)模擬
10.3.3 自由能計算
10.4本章小結(jié)
第十一章 幾種常見毒品引起的DNA損傷
11.1 引言
11.2甲基苯丙胺(Methamphetamine,俗稱冰毒)造成的DNA氧化損傷
11.2可卡因(Cacoine,又稱古柯堿)造成的DNA氧化損傷
11.3阿片類毒品造成的DNA氧化損傷
11.4總結(jié)與展望
第十一章 分子動力學(xué)模擬在生物化學(xué)教學(xué)中的探索
11.1引言
11.2建立模型
11.3模擬步驟
11.4實驗教學(xué)效果
11.4.1 氫鍵作用
11.4.2堿基堆積作用
11.4.3 -堆積的破壞
11.4.4 DNA雙螺旋多態(tài)性的展示
11.5本章小結(jié)
參考文獻
附錄A DNA嘧啶過氧自由基對C-H鍵反應(yīng)活性的研究
附錄B 5R-TG對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的影響
附錄C 5S-TG對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的影響
附錄D 修復(fù)蛋白HNEIL1對TG:A堿基對的識別
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