Конкуренція двох типів зв’язування акрихіну з днк за даними поляризованої флуоресценції

  • I. М. Voloshin Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
  • О. А. Ryazanova Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
  • V. N. Zozulya Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
Ключові слова: акрихін, ДНК, зовнішнє зв’язування, інтеркаляція, кооперативне зв’язування, флуоресценція, поглинання

Анотація

Методами абсорбційної і поляризованої флуоресцентної спектроскопії досліджено зв’язування
акридинового барвника акрихіну (АХ) з ДНК із еритроцитів курчат. Виміри виконано у водних
буферних розчинах (pH 6,9) за умов різних концентрацій барвника ([АХ] = 10-6÷ 10-4 М) і іонної сили розчинів ([Na] = 10-3 ÷ 0.15 М) у широкому діапазоні співвідношень молярних концентрацій фосфатів і барвника (P/D). Встановлено, що мінімум на кривих флуоресцентного титрування, які характеризують залежність інтенсивності флуоресценції від P/D, є обумовленим конкуренцією двох типів зв’язування АХ з ДНК, що мають різні параметри випромінювання: (1) інтеркаляційного, який є домінуючим при високих P/D, і (2) зовнішнього електростатичного, яке домінує при низьких P/D і супроводжується утворенням нефлуоресціюючих асоциатів барвника на цукровофосфатному хребті ДНК. Встановлено абсорбційні і флуоресцентні характеристики цих комплексів. Наведено методику розрахунку внесків різних типів зв’язування у комплексоутворення в залежності від P/D. Показано, що у випадку електростатичної взваємодії розмір місця зв’язування в парах основ ДНК, які припадають на одну молекулу АХ, є у 8 разів меншим, ніж при інтеркаляції, що дозволяє зовнішньому зв’язуванню успішно конкурувати з більш сильним інтеркаляційним типом взаємодії.               

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Біографії авторів

I. М. Voloshin, Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України

пр. Леніна 47, 61103, Харків, e-mail: voloshin@ilt.kharkov.ua

О. А. Ryazanova, Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України

пр. Леніна 47, 61103, Харків, e-mail: voloshin@ilt.kharkov.ua

V. N. Zozulya, Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України

пр. Леніна 47, 61103, Харків, e-mail: voloshin@ilt.kharkov.ua

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
Як цитувати
VoloshinI. М., RyazanovaО. А., & Zozulya, V. N. (1). Конкуренція двох типів зв’язування акрихіну з днк за даними поляризованої флуоресценції. Біофізичний вісник, 2(27). вилучено із https://periodicals.karazin.ua/biophysvisnyk/article/view/2527
Розділ
Молекулярна біофізика