The binding of spermine to the self-complementary DNA sequence d(TGTGCGCACA) has been studied by $^1H$ and $^{31}P$ NMR techniques in order to investigate the change of DNA conformation. In proton NMR studies of the free oligomer without spermine, we observed two regions of imino peaks which supported the fact that the oligomer could coexist in two forms. These two forms of oligomer predicted as normal B-form duplex and multimeric structure were totally converted to Z-form duplexes when spermine was added. The transitions were confirmed by the results of the proton and phosphorus NMR spectra about spermine-DNA complex which were consistent with characteristics of Z-form duplex.
polyamine의 일종인 spermine이 낮은 염 농도하에서 $(dG-m^5dC)_3$ 염기쌍을 B-form 에서 Z-form으로 전환시킨다는 NMR 연구 결과가 보고된바 있다. 이 결과는 전사 단계의 enhanser 영역 안에 purine과 pyrimidine이 교대로 존재하는 염기서열이 산재해 있고, polymine의 농도가 성장 단계의 세포내에서 급증한다는 사실로 미루어 상당히 의미있다고 하겠다.
그러나 purine과 pyrimidine이 교대로 존재하는 염기 서열 중에서도 일련의 (GC)/(CG) 서열 보다는 (TG)/(AC) 서열과의 혼성 된 염기 배열 구조가 더 흔하게 발견되므로, 우리는 단순한 (GC)/(CG) 서열이 아닌 (TGTGCGCACA) 라는 oligomer를 합성하여 spermine의 존재하에서 일어나는 구조적 변화를 $^1H$와 $^{31}P$ NMR을 통해 관찰하였다. 우선 spermine이 없을때의 oligomer에 대해 $^1H$ NMR 을 찍어본 결과 이들이 이중 구조 뿐만 아니라, 사중 구조와 유사한 다중 구조로도 존재한다는 사실을 알게 되었다. 비교적 넓은 범위의 염 농도하에서, decamer는 위의 두가지 형태로 공존하였는데 여기에 spermine을 첨가하자 거의 대부분이 이중구조로 전환되었으며 $^{31}P$ NMR 연구 결과 이들이 Z-form임을 확인하였다. 즉 spermine이 이중 구조 형성을 촉진시킬 뿐만 아니라 동시에 conformation도 변화시킴을 알 수 있었다.
