One-electron oxidation of adenine (A) leads initially to the formation of adenine radical cation (A•+). Subsequent deprotonation of A•+ can provoke deoxyribonucleic acid (DNA) damage, which further causes senescence, cancer formation, and even cell death. However, compared with considerable reports on A•+ reactions in free deoxyadenosine (dA) and duplex DNA, studies in non-B-form DNA that play critical biological roles are rare at present. It is thus of vital importance to explore non-B-form DNA, among which the triplex is an emerging topic. Herein, we investigate the deprotonation behavior of A•+ in the TAT triplex with continuous A bases by time-resolved laser flash photolysis. The rate constants for the one-oxidation of triplex 8.4 × 108 M-1 s-1 and A•+ deprotonation 1.3 × 107 s-1 are obtained. The kinetic isotope effect of A•+ deprotonation in the TAT triplex is 1.8, which is characteristic of a direct release of the proton into the solvent similar to free base dA. It is thus elucidated that the A•+ proton bound with the third strand is most likely to be released into the solvent because of the weaker Hoogsteen H-bonding interaction and the presence of the highly mobile hydration waters within the third strand. Additionally, it is confirmed through Fourier transform infrared spectroscopy that the deprotonation of A•+ results in the dissociation of the third strand and disruption of the secondary structure of the triplex. These results provide valuable kinetic data and in-depth mechanistic insights for understanding the adenine oxidative DNA damage in the triplex.

中文翻译：

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TAT-基序三元组DNA的单电子氧化和随后的Hoogsteen氢键解离。

腺嘌呤（A）的单电子氧化最初导致腺嘌呤自由基阳离子（A•+）的形成。随后的A•+去质子化可引起脱氧核糖核酸（DNA）损伤，从而进一步导致衰老，癌症形成，甚至细胞死亡。但是，与关于游离脱氧腺苷（dA）和双链体DNA中A•+反应的大量报道相比，目前对于起重要生物学作用的非B型DNA的研究很少。因此，探索非B型DNA至关重要，其中三链体是一个新兴话题。本文中，我们通过时间分辨激光闪光光解研究了具有连续A碱基的TAT三元组中A•+的去质子行为。得到三元组8.4×108 M-1 s-1和A•+去质子化1.3×107 s-1的一氧化速率常数。TAT三元组中A +质子化的动力学同位素效应为1.8，这是质子直接释放到溶剂中的特征，类似于游离碱dA。因此阐明，由于较弱的Hoogsteen H键相互作用和第三链内存在高流动性的水合水，与第三链结合的A•+质子最有可能释放到溶剂中。另外，通过傅立叶变换红外光谱法证实，A•+的去质子化导致第三链的解离和三链体的二级结构的破坏。这些结果为理解三链体中腺嘌呤氧化性DNA损伤提供了宝贵的动力学数据和深入的机理见解。它的特点是质子直接释放到溶剂中，类似于游离碱dA。因此阐明，由于较弱的Hoogsteen H键相互作用和第三链内存在高流动性的水合水，与第三链结合的A•+质子最有可能释放到溶剂中。另外，通过傅立叶变换红外光谱法证实，A•+的去质子化导致第三链的解离和三链体的二级结构的破坏。这些结果为理解三链体中腺嘌呤氧化性DNA损伤提供了宝贵的动力学数据和深入的机理见解。它的特点是质子直接释放到溶剂中，类似于游离碱dA。因此阐明，由于较弱的Hoogsteen H键相互作用和第三链内存在高流动性的水合水，与第三链结合的A•+质子最有可能释放到溶剂中。另外，通过傅立叶变换红外光谱法证实，A•+的去质子化导致第三链的解离和三链体的二级结构的破坏。这些结果为理解三链体中腺嘌呤氧化性DNA损伤提供了宝贵的动力学数据和深入的机理见解。因此阐明，由于较弱的Hoogsteen H键相互作用和第三链内存在高流动性的水合水，与第三链结合的A•+质子最有可能释放到溶剂中。另外，通过傅立叶变换红外光谱法证实，A•+的去质子化导致第三链的解离和三链体的二级结构的破坏。这些结果为理解三链体中腺嘌呤氧化性DNA损伤提供了宝贵的动力学数据和深入的机理见解。因此阐明，由于较弱的Hoogsteen H键相互作用和第三链内存在高流动性的水合水，与第三链结合的A•+质子最有可能释放到溶剂中。另外，通过傅立叶变换红外光谱法证实，A•+的去质子化导致第三链的解离和三链体的二级结构的破坏。这些结果为理解三链体中腺嘌呤氧化性DNA损伤提供了宝贵的动力学数据和深入的机理见解。通过傅里叶变换红外光谱法证实，A•+的去质子化导致第三链的解离和三链体二级结构的破坏。这些结果为理解三链体中腺嘌呤氧化性DNA损伤提供了宝贵的动力学数据和深入的机理见解。通过傅里叶变换红外光谱法证实，A•+的去质子化导致第三链的解离和三链体二级结构的破坏。这些结果为理解三链体中腺嘌呤氧化性DNA损伤提供了宝贵的动力学数据和深入的机理见解。