Конкуренция двух типов связывания акрихина с ДНК по данным поляризованной флуоресценции

  • И. М. Волошин Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины, пр. Ленина 47, 61103, Харьков
  • О. А. Рязанова Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины, пр. Ленина 47, 61103, Харьков
  • В. Н. Зозуля Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины, пр. Ленина 47, 61103, Харьков

Анотація

Методами абсорбционной и поляризованной флуоресцентной спектроскопии исследовано связывание акридинового красителя акрихина (АХ) с ДНК из эритроцитов цыплят. Измерения проведены в водных буферных растворах (рН 6,9) при различных концентрациях красителя  ([АХ] = 10-6 ÷ 10-4 М) и ионной силе растворов ([Na] = 10-3 ÷ 0,15 М) в широком диапазоне соотношений молярных концентраций полимера и красителя (P/D). Установлено, что минимум на кривых флуоресцентного титрования, характеризующих зависимость нтенсивности флуоресценции от P/D, обусловлен конкуренцией двух типов связывания АХ с ДНК, имеющих различные параметры высвечивания: (1) интеркаляционного, доминирующего при высоких P/D, и (2) внешнего электростатического, доминирующего при низких P/D, и сопровождающегося образованием нефлуоресцирующих ассоциатов красителя на сахарофосфатном остове ДНК. Определены абсорбционные и флуоресцентные характеристики этих комплексов. Приведена методика расчета вкладов различных типов связывания в комплексообразование в зависимости от P/D. Показано, что в случае электростатического взаимодействия размер места связывания в парах оснований ДНК, приходящихся на одну молекулу АХ, в 8 раз меньше, чем при интеркаляции, что позволяет внешнему связыванию успешно конкурировать с более сильным интеркаляционным типом взаимодействия.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: акрихин, ДНК, внешнее связывание, интеркаляция, кооперативное связывание, флуоресценция, поглощение.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

1. Chemical differentiation with fluorescent alkylating agents in Vicia faba metaphase chromosomes / T. Caspersson, L. Zech, E.J. Modest, [et al.] // Exp.Cell Res. – 1969. – V. 58(1). – P. 128–140.

2. DNA binding fluorochromes for the study of the organization of the metaphase nucleus / T. Caspersson, L. Zech, E.J. Modest, [et al.] // Exp. Cell Res. – 1969. –V. 58(1). – P. 141-152.

3. Chemical differentiation along metaphase chromosomes / T. Caspersson, L. Zech, C. Johansson, E.L. Modest // Chromosoma. – 1970. – V. 30(2). – P. 215–227.

4. Goodman L.S. The Pharmacological Basis of Therapeutics. 5th ed. / L.S. Goodman, A. Gilman. - New York: Macmillan, 1975. – P. 1030–1032.

5. Wallace D.J. The use of quinacrine (Atabrine) in rheumatic diseases: a reexamination / D.J. Wallace // Semin. Arthritis Rheum. – 1989. – V. 18. – P. 282–297.

6. Treatment of transmissible spongiform encephalopathy by intraventricular drug infusion in animal models / K. Doh-ura, K. Ishikawa, I. Murakami-Kubo, [et al.] // J. Virol. – 2004. – V. 78. – V. 4999–5006.

7. Ferguson L.R. Genotoxicity of non-covalent interactions: DNA intercalators / L.R. Ferguson, W.A. Denny // Mutat. Res. – 2007. – V. 623(1-2). – P. 14-23.

8. Krzyminski K. Spectral properties of substituted 9-(phenoxycarbonyl)-acridines and related cations: experimental and theoretical investigations / K. Krzyminski, A.D. Roshal, A. Niziolek // Spectrochim. Acta A Mol. Biomol. Spectrosc. – 2008. – V. 70(2). – P. 394–402.

9. Valencia C. Quantum yields of singlet molecular oxygen , O2(1Δg), produced by antimalaric drugs in organic solvents / C. Valencia, E. Lemp, A.L. Zanocco // J. Chil. Chem. Soc. – 2003. – V. 48(4). – P. 17–21.

10. DNA-damaging activity and mutagenicity of 16 newly synthesized thiazolo[5,4-a]acridine derivatives with high photo-inducible cytotoxicity / C. Di Giorgio, A. Nikoyan, L. Decome, [et al.] // Mutat Res. – 2008. – V. 650(2). – P. 104-114.

11. Porumb H. The solution spectroscopy of dtugs and the drug – nucleic acid interactions / H. Porumb // Progr. Biophys. Mol. Biol. – 1978. – V. 37. – P. 175–195.

12. Berman H.M. The interaction of intercalating drugs with nucleic acids / H.M. Berman, P.R. Young // Annu. Rev. Biophys. Bioeng. – 1981. – V. 10. – P. 87–114.

13. Li H.J. Relaxation studies of the proflavine-DNA complex: the kinetics of an intercalation reaction / H.J. Li, D.M. Crothers // J. Mol. Biol. – 1969. – V. 39. – P. 461-477.

14. Schmechle D.E.V. Kinetic and hydrodynamic studies of the complex of proflavine with polyA∙polyU / D.E.V. Schmechle, D.M. Crothers // Biopolymers. – 1971. – V. 10(3). – P. 465-480.

15. Nakamoto K. Drug-DNA interactions: structures and spectra. V. 51 / K. Nakamoto, M. Tsuboi, G.D. Strahan - John Wiley & Sons, 2008. - 370 p.

16. Wilson W.D. Analysis of cooperativity and ion effects in the interaction of quinacrine with DNA / W.D. Wilson, J.G. Lopp // Biopolymers. – 1979. – V. 18(12). – P. 3025–3041.

17. Говор И.Н. Стабилизатор мощности излучения ОКГ / И.Н. Говор, В.М. Нестеренко // Приборы и техника эксперимента. – 1974. – № 3. – C. 168–169.

18. Fluorescence and binding properties of phenazine derivatives in complexes with polynucleotides of various base composition and secondary structure / V. Zozulya, Yu. Blagoi, G. Lober, I. Voloshin, [et al.] // Biophys. Chem. –1997 – V. 65. - P. 55-63.

19. Lakowicz J.R. Principles of Fluorescent Spectroscopy 2nd ed. / J.R. Lakowicz - Kluwer Academic/Plenum Press, New York, 1999. – 362 p.

20. Schwarz G. Thermodynamic and kinetic studies on the cooperative binding of proflavine to linear polyanions / G. Schwarz, S. Klose // Eur. J. Biochem. – 1972. – V. 29. – P. 249-256.

21. Interaction of phenosafranine with nucleic acids and model polyphosphates. I. Self-aggregation and complex formation with inorganic polyphosphates / Z. Balcarova, V. Kleinwachter; J. Koudelka, [et al.] // Biophys. Chemistry. – 1978. – V. 8. – P. 17–25.

22. Zozulya V.N. Cooperative binding of daunomycin and carminomycin to inorganic polyphosphate / V.N. Zozulya, V.F. Fyodorov, Yu.P. Blagoi // Studia Biophysica. – 1990. – V. 137 (1-2). – P. 17–28.

23. Pachman U. Quantum yield of acridines interacting with DNA of defined base sequence. A basis for the explanation of acridine bands in chromosomes / U. Pachman, R. Rigler // Exper. Cell. Res. – 1972. – V. 72(2). – P. 602–608.

24. Borisova O.F. Evidence for quinacrine fluorescence on three AT pairs of DNA / O.F. Borisova, A.P. Razjivin, V.I. Zaregogorodsev // FEBS Letters. – 1974. – V. 46. – P. 239–242.

25. Fluorescence analysis of GC versus AT binding of quinacrine to DNA / G. Baldini, S. Doglia, G. Sassi, G. Lucchini // Int. J. Biol. Macromol. – 1981. – V. 3. – P. 248–252.

26. Studies of cationic and neutral form of acridine compound interaction with nucleic acids / G.G. Sheina, A.P. Limansky, T.F. Stepanova, Yu.P. Blagoi // Stud. biophys. – 1984. – V. 100(3). – P. 187–194.

27. Zozulya V.N. Cooperative binding of quinacrine to inorganic polyphosphate / V.N. Zozulya, I.M. Voloshin // Biophysical chemistry. – 1994. – V. 48. – P. 353–358.

28. Deranleau D.A. Estimation of the saturation fraction of bound fluorescent ligands from intensity and anisotropy of the emission / D.A. Deranleau, Th. Binkert, P. Bally // J. Theor. Biol. – 1980. – V. 86. – P. 477–485.

29. Weber G. Polarization of the fluorescence of macromolecules. 1. Theory and experimental method / G. Weber // Biochem. J. – 1952. – V. 51. – P. 145–155.

30. McGhee J.D. Theoretical aspects of DNA-Protein interactions: Cooperative and noncooperative binding of large ligands to a one-dimensional homogeneous lattice / J.D. McGhee, P.H. Von Hippel // J. Mol. Biol. – 1974. – V. 86. – P. 469–489.

31. Aslanoglu M. Voltammetric studies of the interaction of quinacrine with DNA / M. Aslanoglu, G. Ayne // Anal. Bioanal. Chem. – 2004. – V. 380(4). – P. 658–663.

32. DNA bifunctional intercalators. 2. Fluorescence properties and DNA binding interaction of an ethidium homodimer and acridine ethidium heterodimer / B. Gaugain, J. Barbert, N. Capelle, [et al.] // Biochemistry. – 1978. – V.17 (24). – P. 5078–5088.
Цитовано
0 статей
Як цитувати
Волошин, И., Рязанова, О., & Зозуля, В. (1). Конкуренция двух типов связывания акрихина с ДНК по данным поляризованной флуоресценции. Біофізичний вісник, 2(27). Retrieved із https://periodicals.karazin.ua/biophysvisnyk/article/view/2527
Розділ
Молекулярна біофізика