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유전자 증거물의 오염방지제로서 수화된 +2가 전이금속 착 화합물에 의한 DNA분자의 가수분해반응

Hydrolytic Decomposition of DNA Molecules by Hydrated Divalent Transition Metal Complexes as the Anti-contamination Agent for Genetic Evidences

박선화|최미정|조남수|성낙도|이본
한국과학수사학회 (The Korean Academy of Scientific Criminal Investigation)|2021.06|과학수사학회지 (Journal of Science Criminal Investigation)|제15권 제2호|pp. 101-111|DOI 10.20297/jsci.2021.15.2.101

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FMO (Frontier molecular orbital) theoryAnti-contamination agentCatalytic DNA hydrolysisHydrated metal complexesCoC (Chain of Custody)

초록

유전자 증거물의 오염 방지제로서 용매모델의 첫 번째 용매화 층에 수화된 인공핵산 분해효소(articicial DNase 또는 RNase) 로서 +2 가 전이금속 ( 배위수 ; 4) 착 화합물 ([M(H 2 O) 4 ] 2+ 및 [M(OH) 4 ] 2 − ) 에 의한 DNA 분자의 가수분해 반응성을 전산화학적인 경계분자궤도 (FMO) 이론에 따라 정량적으로 검토되 었다 . DNA 분자 및 금속 착 화합물들의 해리전 후 , 이들 분자 사이의 FMO 에너지 차이 (∆E; INTER) 로부 터 촉매적인 B 형의 가수분해반응이 예측되었다 . 착 화합물 분자 내 MO 에너지 차이 (∆E; INTRA=LUMO- HOMO) 와 용매화 수 (n) 사이의 양호한 상관성 (R>0.900) 관계로부터 , 물 분자 리간드 금속 착 화합물([M(H 2 O) 4 ] 2+ ) 보다 hydroxo 리간드 금속 착 화합물 ([M(OH) 4 ] 2 − ) 이 더 높은 반응성을 보였다 . 리간드 효과로 부터 가수분해반응은 두 분자 사이의 음 이온성 반발력보다 입체장애가 최소화되는 방향으로 진행되었다 . 그러므로 금속 착 화합물에 수화된 물 분자가 4 개에서 12 개로 증가함 (4 → 12) 에 따라 B 형 ( 전하조절 ) 반응 에서 A 형 ( 궤도조절 ) 반응으로 변화할 (B → A) 것으로 판단된다 . 특히 , 유전자에 관련된 증거물의 연속성 ((CoC) 원칙 차원에서 수화된 금속 착 화합물과 에탄올 용액의 소수성 (logP) 차이는 무결점성 확보에 유 용하게 사용될 수 있을 것이다 .

Abstract

The hydrolytic reactivity of DNA molecule by hydrated divalent transition metal (coordination number; 4) complexes (articicial DNase or RNase; [M(H 2 O) 4 ] 2+ and [M(OH) 4 ] 2 − ) in 1 st solvation layer of water multilayer solvent model system as the new-concept anti-contamination agent for the genetic evidences that is reviewed quantitatively based on the frontier molecule orbital (FMO) theory in computational chemistry. Hence, the catalytic B type hydrolysis of DNA molecule by the metal complexes were predicted from the FMO energy difference ( Δ E; INTER=LUMO-HOMO) between before and after dissociated (pKa) of the complexes, and DNA molecule. And the reactivity showed that hydroxo ligand complexes ([M(OH) 4 ] 2 − ) was higher than hydrate water ligand complexes ([M(H 2 O) 4 ] 2+ ) from good correlation (R>0.900) between difference (∆E; INTRA=LUMO-HOMO) of MO energy in intra-complexes and solvation number (n). From these ligand effects, the steric hinderance was proceeding in a minimized direction rather than the anionic repullsion force between

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