Вплив двох типів зв'язування лігандів з ДНК на параметри переходу спіраль – клубок у полінуклеотидах
Ключові слова:
ДНК, похідні актиноцину, інтеркаляція, зовнішне зв'язування, параметри плавлення, калориметрія, спектрофотометрія
Анотація
Методами диференційної скануючої калориметрії та спектрофотометрії проведено дослідження взаємодії похідних актиноцину Act II і Act III з ДНК. За допомогою спектрофотометричного титрування розраховано рівноважні концентрації комплексів інтеркаляційного та зовнішнього типів в системах Act – ДНК в залежності від відносної концентрації ДНК. Наведено параметри зв'язування для кожного типу комплексів лігандів актиноцинового ряду з ДНК. Отримано криві теплопоглинання комплексів Act – ДНК при різних співвідношеннях концентрацій ДНК та ліганду. Калориметричні дослідження виявили, що інтеркаляційна взаємодія призводить до збільшення ентальпії, ентропії та температури плавлення ДНК, тоді як зовнішній тип зв'язування підвищує тільки термостабільність матриці. Проведено порівняння параметрів переходу спіраль –клубок у ДНК, що зв’язана з лігандами актиноцинового ряду та профлавіном. Ступінь впливу лігандів на термодинамічні параметри плавлення ДНК корелює з величинами констант зв'язування, що отримані методом спектрофотометрії.
Завантаження
##plugins.generic.usageStats.noStats##
Посилання
1. Helix–coil transition of plasmid DNA by adiabatic differential scanning microcalorimetry / Y. Maeda, K. Takahashi, H. Yamaki, E. Ohtsubo // Biopolymers. –1988. – V. 27 (12). – P. 1917–1925.
2. A more unified picture for the thermodynamics of nucleic acid duplex melting: a characterisation by calorimetric and volumetric techniques / T.V. Chalikian, T. Volker, G.E. Plum, K.J. Breslauer // Proc. Nath. Acad. Sci. USA. – 1999. – V. 96. – P. 7853–7858.
3. Esposito D. A thermodynamic study of herring protamine–DNA complex by differential scanning calorimetry / D. Esposito, P. Del Vecchio, G. Barone // Phys Chem Chem Phys. – 2001. – V. 3. – P. 5320–5325.
4. Lane A.N. Thermodynamics of nucleic acids and their interactions with ligands / A.N. Lane, T.S. Jenkins // Quart. Rev. Biophys. – 2000. – V. 33 (3). – P. 255–306.
5. Chaires J.B. A thermodynamic signature for drug – DNA binding mode / J.B. Chaires // Archives of Biochemistry and Biophysics. – 2006. – V. 453. – P. 24–29.
6. Breslauer K.J. Calorimetry: a tool for DNA and ligand – DNA studies / K.J. Breslauer, E. Freire, M. Straume // Methods Enzymol. – 1992. – V. 211. – P. 533–567.
7. Patel D.J. Mutagen – nucleic acid complexes at the polynucleotide duplex level in solution: Intercalation of proflavine into poly(dA-dT) and the melting transition of the complex / D.J. Patel // Biopolymers. – 1977. – V. 16 (12). – P. 2739–2754.
8. Bjordnal M.T. DNA melting in the presence of fluorescent intercalating oxazole yellow dyes measured with a gel-based assay / M.T. Bjordnal, D.K. Fygenson // Biopolymers. – 2002. – V. 65. – P. 40–44.
9. Theory of helix-coil transition on DNA-ligand complexes: the effect to two types of interaction of ligand on the parameters of transition / A.T. Karapetian, P.O. Vardevanian, G.A.Tarzikian, M.D. Frank-Kamenetskii // J. Biomol. Struct. Dyn. – 1990. – V. 8 (1). – P. 123–30.
10. Haq I. Thermodynamics of drug–DNA interactions / I. Haq // Arch. Biochem. Biophys. – 2002. – V. 403. – P. 1–15.
11. Barcelo F. Thermodynamic characterization of the multivalent binding of chartreusin to DNA / F. Barcelo, D. Capo, J. Portugal // Nucleic Acids Res. – 2002. – V. 30 (20). – P. 4567–4573.
12. Kumar C.V. Groove binding of a styrylcyanine dye to the DNA double helix: the salt effect/ C.V. Kumar, R.S. Turner, E.H. Asuncion // Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. – 1993. – V. 74 (2–3). – P. 231–238.
13. Barcelo F. Heterogenous DNA binding modes of berenil / F. Barcelo, M. Ortiz-Lombardia, J. Portugal // Bioch. Biophys. Acta. – 2001. – V. 1519. – P. 175–184.
14. Sovenyhazy K. Spectroscopic studies of the multiple binding modes of trimetine-bridget cyanine dye with DNA /K. Sovenyhazy, J. Bolderon, J. Petty // Nucleic Acids Res. – 2003. – V. 31 (10). – P. 2561–2569.
15. Stokke T. Multiple binding modes for Hoechst 33248 to DNA / T. Stokke, H.B. Steen // J. Histochem. Cytochem. – 1985. – V. 33 (4). – P. 333–338.
16. Калориметрическое и спектрофотометричеcкое исследование связывания ДНК из молок лосося с профлавином // Е.Г. Березняк, Е.В. Духопельников, Н.А. Гладковская, А.С. Хребтова, А.В. Зинченко / Біофізичний вісник. – 2010. – Т. 25 (2). – С. 23–29. / Kalorimetricheskoye i spektrofotometricheskoye issledovaniye svyazyvaniya DNK iz molok lososya s proflavinom // Ye.G. Bereznyak, Ye.V. Dukhopel'nikov, N.A. Gladkovskaya, A.S. Khrebtova, A.V. Zinchenko / Bíofízichniy vísnik. – 2010. – T. 25 (2). – S. 23–29.
17. Veselkov A.N. Anti-cancer drug desgn: biological and biophysical aspects of synthetic phenoxazone derivatives / A.N. Veselkov, D.B. Davies. – Sevastopol: SevNTU Press, 2002. – 259 p.
18. Structure–activity relation for synthetic phenoxazone drugs. Evidence for a direct correlation between DNA binding and pro-apoptotic activity / A.N. Veselkov, V.Ya Maleev, E.N. Glibin et al. // Eur. J. Biochem. – 2003. – V. 270. – P. 4200–4207.
19. Круглова Е.Б. Использование метода спекрофотометрического анализа для вычисления термодинамических параметров связывания в системах актиноциновые производные – ДНК / Е.Б. Круглова, Н.А. Гладковская, В.Я. Малеев // Биофизика. – 2005. – Т. 50 (2). – С. 253–264. / Kruglova Ye.B. Ispol'zovaniye metoda spektrofotometricheskogo analiza dlya vychisleniya termodinamicheskikh parametrov svyazyvaniya v sistemakh aktinotsinovyye proizvodnyye – DNK / Ye.B. Kruglova, N.A. Gladkovskaya, V.Ya. Maleyev // Biofizika. – 2005. – T. 50 (2). – S. 253–264.
20. Спектрофотометрический анализ димеризации производных актиноцина с разной длиной боковых цепей / Е.Б. Круглова, В.Я. Малеев, Е.Н. Глибин, А.Н. Веселков // Біофізичний вісник. – 2002. – В. 1 (10). – С. 12–20. / Spektrofotometricheskiy analiz dimerizatsii proizvodnykh aktinomitsina s raznoy dlinoy bokovykh tsepey / Ye.B. Kruglova, V.Ya. Maleyev, Ye.N. Glibin, A.N. Veselkov // Bíofízichniy vísnik. – 2002. – V. 1 (10). – S. 12–20.
21. Круглова Е.Б. Моделирование процессов связывания актиноциновых антибиотиков с ДНК при разных ионных силах и температурах / Круглова Е.Б. Гладковская Н.А. Малеев В.Я. // Біофізичний вісник. – 2003. – В. 1 (12). – С. 53–63. / Kruglova Ye.B. Modelirovaniye protsessov svyazyvaniya aktinotsinovykh antibiotikov s DNK pri raznykh ionnykh silakh i temperaturakh / Kruglova Ye.B. Gladkovskaya N.A. Maleyev V.YA. // Bíofízichniy vísnik. – 2003. – V. 1 (12). – S. 53–63.
22. Marky L.A. Calorimetric and spectroscopic investigation of drug – DNA interactions. I. The binding of netropsin to poly d(AT) / L. A. Marky, K. S. Blumenfeld, K. J. Breslauer // Nucleic Acids Res. – 1983. – V. 11 (9). – P. 2857–2870.
23. McGhee J.D. Theoretical calculations of the helix-coil transition of DNA in the presence of large cooperatively binding ligands / J.D. McGhee // Biopolymers. – 1976. – V. 15 (7). – P. 1345–1375.
24. Westhof E. X-ray-structure of a cytidylyl-3',5'-adenosine-proflavine complex: a self-paired parallel-chain double helical dimer with an intercalated acridine dye / E. Westhof, M. Sundaralingam // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 1980. – V. 77 (4). – P. 1852-1856.
25. Chaires J. B. Calorimetry and thermodynamics in drug design / J. B. Chaires // Annu. Rev. Biophys. – 2008. – V. 37. – P. 135–151.
26. Computational study of the interaction of proflavine with d(ATATATATAT)2 and d(GCGCGCGCGC)2 / R. Ruiz, B. Garcнa, G. Ruisi, et al. // J. Mol. Struct.: Theochem. – 2009. – V. 915 (1–3). – P. 86–92.
27. Miroshnychenko K.V. Flexible docking of DNA fragments and actinocin derivatives / K.V. Miroshnychenko, A.V. Shestopalova // Molecular Simulation. – 2005. – V. 31 (8). – P. 567–574.
28. Исследование влияния воды на взаимодействие ДНК и производных актиноцина с различной длиной аминоалкильных цепочек методами ИК-спектроскопии и компьютерного моделирования / Е.Г. Березняк, М.А. Семенов, Т.В. Больбух и др. // Биофизика. – 2002. – Т. 47 (6). – С. 1005–1015. / Issledovaniye vliyaniya vody na vzaimodeystviye DNK i proizvodnykh aktinotsina s razlichnoy dlinoy aminoalkil'nykh tsepochek metodami IK-spektroskopii i komp'yuternogo modelirovaniya / Ye.G. Bereznyak, M.A. Semenov, T.V. Bol'bukh i dr. // Biofizika. – 2002. – T. 47 (6). – S. 1005–1015.
29. Thermodynamics of interactions of water-soluble porphyrins with RNA duplexes / A.A. Ghazaryan, Y.B. Dalyan, S.G. Haroutiunian, et al // J. Am. Chem. Soc. – 2006. – V. 128. – P. 1914-1921.
2. A more unified picture for the thermodynamics of nucleic acid duplex melting: a characterisation by calorimetric and volumetric techniques / T.V. Chalikian, T. Volker, G.E. Plum, K.J. Breslauer // Proc. Nath. Acad. Sci. USA. – 1999. – V. 96. – P. 7853–7858.
3. Esposito D. A thermodynamic study of herring protamine–DNA complex by differential scanning calorimetry / D. Esposito, P. Del Vecchio, G. Barone // Phys Chem Chem Phys. – 2001. – V. 3. – P. 5320–5325.
4. Lane A.N. Thermodynamics of nucleic acids and their interactions with ligands / A.N. Lane, T.S. Jenkins // Quart. Rev. Biophys. – 2000. – V. 33 (3). – P. 255–306.
5. Chaires J.B. A thermodynamic signature for drug – DNA binding mode / J.B. Chaires // Archives of Biochemistry and Biophysics. – 2006. – V. 453. – P. 24–29.
6. Breslauer K.J. Calorimetry: a tool for DNA and ligand – DNA studies / K.J. Breslauer, E. Freire, M. Straume // Methods Enzymol. – 1992. – V. 211. – P. 533–567.
7. Patel D.J. Mutagen – nucleic acid complexes at the polynucleotide duplex level in solution: Intercalation of proflavine into poly(dA-dT) and the melting transition of the complex / D.J. Patel // Biopolymers. – 1977. – V. 16 (12). – P. 2739–2754.
8. Bjordnal M.T. DNA melting in the presence of fluorescent intercalating oxazole yellow dyes measured with a gel-based assay / M.T. Bjordnal, D.K. Fygenson // Biopolymers. – 2002. – V. 65. – P. 40–44.
9. Theory of helix-coil transition on DNA-ligand complexes: the effect to two types of interaction of ligand on the parameters of transition / A.T. Karapetian, P.O. Vardevanian, G.A.Tarzikian, M.D. Frank-Kamenetskii // J. Biomol. Struct. Dyn. – 1990. – V. 8 (1). – P. 123–30.
10. Haq I. Thermodynamics of drug–DNA interactions / I. Haq // Arch. Biochem. Biophys. – 2002. – V. 403. – P. 1–15.
11. Barcelo F. Thermodynamic characterization of the multivalent binding of chartreusin to DNA / F. Barcelo, D. Capo, J. Portugal // Nucleic Acids Res. – 2002. – V. 30 (20). – P. 4567–4573.
12. Kumar C.V. Groove binding of a styrylcyanine dye to the DNA double helix: the salt effect/ C.V. Kumar, R.S. Turner, E.H. Asuncion // Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. – 1993. – V. 74 (2–3). – P. 231–238.
13. Barcelo F. Heterogenous DNA binding modes of berenil / F. Barcelo, M. Ortiz-Lombardia, J. Portugal // Bioch. Biophys. Acta. – 2001. – V. 1519. – P. 175–184.
14. Sovenyhazy K. Spectroscopic studies of the multiple binding modes of trimetine-bridget cyanine dye with DNA /K. Sovenyhazy, J. Bolderon, J. Petty // Nucleic Acids Res. – 2003. – V. 31 (10). – P. 2561–2569.
15. Stokke T. Multiple binding modes for Hoechst 33248 to DNA / T. Stokke, H.B. Steen // J. Histochem. Cytochem. – 1985. – V. 33 (4). – P. 333–338.
16. Калориметрическое и спектрофотометричеcкое исследование связывания ДНК из молок лосося с профлавином // Е.Г. Березняк, Е.В. Духопельников, Н.А. Гладковская, А.С. Хребтова, А.В. Зинченко / Біофізичний вісник. – 2010. – Т. 25 (2). – С. 23–29. / Kalorimetricheskoye i spektrofotometricheskoye issledovaniye svyazyvaniya DNK iz molok lososya s proflavinom // Ye.G. Bereznyak, Ye.V. Dukhopel'nikov, N.A. Gladkovskaya, A.S. Khrebtova, A.V. Zinchenko / Bíofízichniy vísnik. – 2010. – T. 25 (2). – S. 23–29.
17. Veselkov A.N. Anti-cancer drug desgn: biological and biophysical aspects of synthetic phenoxazone derivatives / A.N. Veselkov, D.B. Davies. – Sevastopol: SevNTU Press, 2002. – 259 p.
18. Structure–activity relation for synthetic phenoxazone drugs. Evidence for a direct correlation between DNA binding and pro-apoptotic activity / A.N. Veselkov, V.Ya Maleev, E.N. Glibin et al. // Eur. J. Biochem. – 2003. – V. 270. – P. 4200–4207.
19. Круглова Е.Б. Использование метода спекрофотометрического анализа для вычисления термодинамических параметров связывания в системах актиноциновые производные – ДНК / Е.Б. Круглова, Н.А. Гладковская, В.Я. Малеев // Биофизика. – 2005. – Т. 50 (2). – С. 253–264. / Kruglova Ye.B. Ispol'zovaniye metoda spektrofotometricheskogo analiza dlya vychisleniya termodinamicheskikh parametrov svyazyvaniya v sistemakh aktinotsinovyye proizvodnyye – DNK / Ye.B. Kruglova, N.A. Gladkovskaya, V.Ya. Maleyev // Biofizika. – 2005. – T. 50 (2). – S. 253–264.
20. Спектрофотометрический анализ димеризации производных актиноцина с разной длиной боковых цепей / Е.Б. Круглова, В.Я. Малеев, Е.Н. Глибин, А.Н. Веселков // Біофізичний вісник. – 2002. – В. 1 (10). – С. 12–20. / Spektrofotometricheskiy analiz dimerizatsii proizvodnykh aktinomitsina s raznoy dlinoy bokovykh tsepey / Ye.B. Kruglova, V.Ya. Maleyev, Ye.N. Glibin, A.N. Veselkov // Bíofízichniy vísnik. – 2002. – V. 1 (10). – S. 12–20.
21. Круглова Е.Б. Моделирование процессов связывания актиноциновых антибиотиков с ДНК при разных ионных силах и температурах / Круглова Е.Б. Гладковская Н.А. Малеев В.Я. // Біофізичний вісник. – 2003. – В. 1 (12). – С. 53–63. / Kruglova Ye.B. Modelirovaniye protsessov svyazyvaniya aktinotsinovykh antibiotikov s DNK pri raznykh ionnykh silakh i temperaturakh / Kruglova Ye.B. Gladkovskaya N.A. Maleyev V.YA. // Bíofízichniy vísnik. – 2003. – V. 1 (12). – S. 53–63.
22. Marky L.A. Calorimetric and spectroscopic investigation of drug – DNA interactions. I. The binding of netropsin to poly d(AT) / L. A. Marky, K. S. Blumenfeld, K. J. Breslauer // Nucleic Acids Res. – 1983. – V. 11 (9). – P. 2857–2870.
23. McGhee J.D. Theoretical calculations of the helix-coil transition of DNA in the presence of large cooperatively binding ligands / J.D. McGhee // Biopolymers. – 1976. – V. 15 (7). – P. 1345–1375.
24. Westhof E. X-ray-structure of a cytidylyl-3',5'-adenosine-proflavine complex: a self-paired parallel-chain double helical dimer with an intercalated acridine dye / E. Westhof, M. Sundaralingam // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 1980. – V. 77 (4). – P. 1852-1856.
25. Chaires J. B. Calorimetry and thermodynamics in drug design / J. B. Chaires // Annu. Rev. Biophys. – 2008. – V. 37. – P. 135–151.
26. Computational study of the interaction of proflavine with d(ATATATATAT)2 and d(GCGCGCGCGC)2 / R. Ruiz, B. Garcнa, G. Ruisi, et al. // J. Mol. Struct.: Theochem. – 2009. – V. 915 (1–3). – P. 86–92.
27. Miroshnychenko K.V. Flexible docking of DNA fragments and actinocin derivatives / K.V. Miroshnychenko, A.V. Shestopalova // Molecular Simulation. – 2005. – V. 31 (8). – P. 567–574.
28. Исследование влияния воды на взаимодействие ДНК и производных актиноцина с различной длиной аминоалкильных цепочек методами ИК-спектроскопии и компьютерного моделирования / Е.Г. Березняк, М.А. Семенов, Т.В. Больбух и др. // Биофизика. – 2002. – Т. 47 (6). – С. 1005–1015. / Issledovaniye vliyaniya vody na vzaimodeystviye DNK i proizvodnykh aktinotsina s razlichnoy dlinoy aminoalkil'nykh tsepochek metodami IK-spektroskopii i komp'yuternogo modelirovaniya / Ye.G. Bereznyak, M.A. Semenov, T.V. Bol'bukh i dr. // Biofizika. – 2002. – T. 47 (6). – S. 1005–1015.
29. Thermodynamics of interactions of water-soluble porphyrins with RNA duplexes / A.A. Ghazaryan, Y.B. Dalyan, S.G. Haroutiunian, et al // J. Am. Chem. Soc. – 2006. – V. 128. – P. 1914-1921.
Опубліковано
2016-07-25
Цитовано
Як цитувати
Хребтова, А. С., Гладковская, Н. А., Березняк, Е. Г., Духопельников, Е. В., Фомин, А. В., & Зинченко, А. В. (2016). Вплив двох типів зв’язування лігандів з ДНК на параметри переходу спіраль – клубок у полінуклеотидах. Біофізичний вісник, 2(34), 24-33. вилучено із https://periodicals.karazin.ua/biophysvisnyk/article/view/5605
Розділ
Молекулярна біофізика
Авторське право (c) 2015 Г. С. Хребтова, Н. О. Гладковська, К. Г. Березняк, Є. В. Духопельников, О. В. Фомін, О. В. Зінченко
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
