Вплив флавінмононуклеотида на взаємодію в системі бромистий етидій - ДНК

A. A. Gerus Інститут радіофізики та електроніки НАН України, вул. Ак. Проскури, 12, Харків, 61085, Україна
A. V. Fomin Інститут радіофізики та електроніки НАН України, вул. Ак. Проскури, 12, Харків, 61085, Україна
N. A. Gladkovskaya Інститут радіофізики та електроніки НАН України, вул. Ак. Проскури, 12, Харків, 61085, Україна
E. G. Bereznyak Інститут радіофізики та електроніки ім. О. Я. Усикова НАН України, вул. Ак. Проскури, 12, Харків, 61085, Україна
E. V. Dukhopelnikov Інститут радіофізики та електроніки ім. О. Я. Усикова НАН України, вул. Ак. Проскури, 12, Харків, 61085, Україна
A. S. Khrebtova Інститут радіофізики та електроніки НАН України, вул. Ак. Проскури, 12, Харків, 61085, Україна
A. V. Zinchenko Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України, вул. Переяславська, 23, Харків, 61015, Україна

Ключові слова: конкурентне зв'язування, флавінмононуклеотид, бромистий етидій, ДНК, калориметрія, спектрофотометрія

Анотація

Методами диференційної скануючої калориметрії (ДСК) та спектрофотометрії (СФ) проведено дослідження взаємодії інтеркалятора бромистого етидія (БЕ) з ДНК у присутності аналога вітаміна В2 - флавінмононуклеотида (ФМН). Калориметричні дослідження показали, що додавання ФМН
призводить до зростання температури, ентальпії, єнтропії та вільної енергії плавлення ДНК у складі комплексу з БЕ. При різних температурах було отримано спектри поглинання подвійних (БЕ-ДНК, ФМН-ДНК) та потрійних (БЕ-ФМН-ДНК) системах. Порівняння експериментальних спектрів поглинання показало, що інтерсивність сумарного спектру (БЕ-ДНК+ФМН-ДНК) є вишчою, ніж експериментального, при чому різниця збільшується зі зростанням температури.
Ефекти, що було виявлено нами методами ДСК та СФ, можуть бути пояснені збільшенням концентрації зв'язаного з ДНК бромистого етидія у присутності ФМН.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

Chu E, DeVita VT. Physicians' cancer chemotherapy drug manual. London: Jones and Bartlett Pub; 2003. 506 p.

Stockley IH. Stockley's Drug Interactions. 6th ed. London: Pharm Press; 2002. 1080 p.

Neidle S, Waring MJ. Molecular aspects of Anti-cancer drug action. London: Macmillan; 1983. 233 p.

Pullman B. Molecular mechanism of specifity in DNA-antitumor drug interactions. Adv Drug Res. 1989;18:2-112.

Graves DE, Velea LM. Intercalative binding of small molecules to nucleic acids. Curr Org Chem. 2000;4:915—28.

Brana MF, Cacho M, Gradillas A, et al. Intercalators as anticancer drugs. Curr Pharm Des. 2001;7:1745—80.

Gianni L, Salvatorelli E, Minotti G. Anthracycline cardiotoxicity in breast cancer patients: synergism with trastuzumab and taxanes. Cardiovascular Toxicology. 2007;7:67—71.

Ferreira JFS, Luthria DL, Sasaki T, Heyerick А. Flavonoids from Artemisia annua L. as Antioxidants and Their Potential Synergism with Artemisinin against Malaria and Cancer. Molecules. 2010;15:3135—70.

Мосунов АА, Евстигнеев МП. Молекулярные механизмы действия ароматических биологически активных соединений на связывание антибиотика топотекана с ДНК. Вісник СевНТУ. 2011;113: Серія: Фізика біологічних систем і молекул; 99—105. / Mosunov AA, Evstigneev MP. Molekuljarnye mehanizmy dejstvija aromaticheskih biologicheski aktivnyh soedinenij na svjazyvanie antibiotika topotekana s DNK. Vіsnik SevNTU. 2011;113: Serіja: Fіzika bіologіchnih sistem і molekul; 99—105/.(in Russian)

Евстигнеев ВП, Бучельников АС, Лохова ДС.Теоретическое исследование интерцепторно-протекторного механизма действия ДНК-связывающихся ароматических препаратов в комбинации при низких концентрациях лиганда-перехватчика. Севастопольский национальный технический университет. Біофіз. складних систем. 2010; 3—14. / Evstigneev VP, Buchel'nikov AS, Lohova DS. Teoreticheskoe issledovanie interceptorno-protektornogo mehanizma dejstvija DNKsvjazyvajushhihsja aromaticheskih preparatov v kombinacii pri nizkih koncentracijah liganda-perehvatchika. Sevastopol'skij nacional'nyj tehnicheskij universitet. Bіofіz. skladnih sistem. 2010; 3—14./ (in Russian)

Vardevanyan PO, Antonyan AP, Parsadanyan MA, et al. The binding of ethidium bromide with DNA: interaction with single- and double-stranded structures. Experimental and Molecular Medicine. 2003;35:527—33.

Coury JE, McFail-Isom L, Williams LD, Bottomley L A. A novel assay for drug-DNA binding mode, affinity, and exclusion number: scanning force microscopy. Proc Nat Acad Sci USA. 1996;93:12283—6.

Hayashi M, Harada Y. Direct observation of the reversible unwinding of a single DNA molecule caused by the intercalation of ethidium bromide. Nucleic Acids Research. 2007;35:1—7.

Вардеванян ПО, Антонян АП, Пирумян КВ, Тавадян Л А. Исследование взаимодействия бромистого этидия с ДНК спектральным и электрохимическим методами. Доклады НАН РА. 2008;108: 75—83. / Vardevanjan PO, Antonjan AP, Pirumjan KV, Tavadjan LA. Issledovanie vzaimodejstvija bromistogo jetidija s DNK spektral'nym i jelektrohimicheskim metodami. Doklady NAN RA. 2008;108:75—83./ (in Russian)

Kleinwachter V, Balcarova Z, Reinert KE, et al. A Study of Drug Binding to DNA by Partial Intercalation Using a Model Phenazine Derivative. Gen Physiol Biophys. 1986;5:423-32.

Zhang G, Hu X, Fu P. Spectroscopic studies on the interaction between carbaryl and calf thymus DNA with the use of ethidium bromide as a fluorescence probe. Journal of Photochemistry and Photobiology. B: Biology. 2012;108:53—61.

Dehkordi MN, Bordbara A-Kh, Lincoln P, Mirkhani V. Spectroscopic study on the interaction of ct-DNA with manganese Salen complex containing triphenyl phosphonium groups. Spectrochimica Acta (Part A). 2012;90:50—4.

Xie H-P, Chu X, Jiang J-H, et al. Competitive interactions of adriamycin and ethidium bromide with DNA as studied by full rank parallel factor analysis of fluorescence three-way array data. Spectrochimica Acta (Part A). 2003;59:743—9.

Alonso A, Almendral MJ, Curto Y, et al. Determination of the DNA-binding characteristics of ethidium bromide, proflavine, and cisplatin by flow injection analysis: Usefulness in studies on antitumor drugs. Analytical Biochemistry. 2006;355:157—64.

Piosik J, Wasielewski K, Woziwodzka A, et al. De-intercalation of ethidium bromide and propidium iodine from DNA in the presence of caffeine. Cent Eur J Biol. 2010;5:59—66.

Iermak Ie, Woziwodzka A, Gwizdek-Wisniewska A, Piosik J Light-absorption spectroscopy of mutagen-DNA complex in presence of competing biologically active compounds. General Assembly and Scientific Symposium—2011. — XXXth URSI:1—4.

Geerts S, Kageruka P, De Deken R, et al. Prophylactic effects of isometamidium- and ethidium-sustained release devices against Trypanosoma congolense in cattle. Acta Trop. 1997;65:23—31.

Murilla GA, Peregrine AS, Ndung’u JM, et al. The effects of drug-sensitive and drug-resistant Trypanosoma congolense infections on the pharmacokinetics of homidium in Boran cattle. Acta Trop. 2002;81:185—95.

Lecoint P, Bichet N, Fraire C, Paoletti C. The hepatic metabolism of ethidium bromide to reactive mutagenic species: biochemical and structural requirements. Biochem. Pharmacol. 1981;30:601-9.

Мухина ЮВ, Евстигнеев МП. Связывание ароматических лигандов с ДНК в присутствии витамина. Вестник СевГТУ. 2005;70:62—73. /Muhina JuV, Evstigneev MP. Svjazyvanie aromaticheskih ligandov s DNK v prisutstvii vitamina. Vestnik SevGTU. 2005;70:62—73./ (in Russian)

Vergani L, Barile M, Angelini C, et al. Riboflavin therapy. Biochemical heterogeneity in two adult lipid storage myopathies. Brain. 1999;122;2401—11.

Evstigneev MP, Mukhina YuV, Davies DB. 1H NMR study of the hetero-association of flavin-mononucleotide with mutagenic dyes: ethidium bromide and proflavine. Mol. Phys. 2006;104:647—54.

Veselkov AN, Evstigneev MP, Rozvadovska AO, et al. A structural and thermodynamic analysis of novatrone and flavin mononucleotide heteroassociation in aqueous solution by 1H NMR spectroscopy. Russ. J. Bioorgan. Chem. 2005;31:453—9.

Veselkov AN, Evstigneev MP, Rozvadovskaya AO, et al. 1H NMR analysis of the complex formation of aromatic molecules of antibiotic and vitamin in aqueous solution: Heteroassociation of actinomycin D and flavin mononucleotide. Biophysics. 2005;50:20—7.

Evstigneev MP, Mykhina YuV, Davies DB. Complexation of daunomycin with a DNA oligomer in the presence of an aromatic vitamin (B2) determined by NMR spectroscopy. Biophys. Chem. 2005;118:118—27.

Dardare N, Platz MS. Binding Affinities of Commonly Employed Sensitizers of Viral Inactivation. Photochemistry and Photobiology. 2002;75:561–4.

Kuratomi K, Kobayashi Y. Studies on the interactions between DNA and flavins. Biochem. Biophys. Acta. 1977;476:207—17.

Березняк ЕГ, Гладковская НА, Духопельников ЕВ, и др. Особенности взаимодействия профлавина с ДНК при различных соотношениях их концентраций. Биофизика. 2009;54:805—12. / Bereznjak EG, Gladkovskaja NA, Duhopel'nikov EV, i dr. Osobennosti vzaimodejstvija proflavina s DNK pri razlichnyh sootnoshenijah ih koncentracij. Biofizika. 2009;54:805—12./ (in Russian)

Barcelо F, Capо D, Portugal J. Thermodynamic characterization of the multivalent binding of chartreusin to DNA. Nucleic Acids Research. 2002;30:4567—73.

Grajek H, Gryczynski I, Bojarski P, et al. Flavin mononucleotide fluorescence intensity decay in concentrated aqueous solutions. Chemical Physics Letters. 2007;439:151—6.

Бабаян ЮС. Связывание бромистого этидия с полирибогуаниловой кислотой. Биополимеры и клетка. 1989;36:79—82. / Babajan JuS. Svjazyvanie bromistogo jetidija s poliriboguanilovoj kislotoj. Biopolimery i kletka. 1989;36:79—82./ (in Russian)

Березняк ЕГ, Гладковская НА, Духопельников ЕВ, и др. Спектроскопическое и калориметрическое исследование системы флавин-мононуклеотид-ДНК. Біофізичний вісник. 2010;24:14—9. / Bereznjak EG, Gladkovskaja NA, Duhopel'nikov EV, i dr. Spektroskopicheskoe i kalorimetricheskoe issledovanie sistemy flavin-mononukleotid-DNK. Bіofіzichnij vіsnik. 2010;24:14—9./ (in Russian)