Фізичні механізми комплексоутворення біологічно активних ароматичних речовин із фрагментами ДНК різної структурної організації - Автореферат

Фізичні механізми комплексоутворення біологічно активних ароматичних речовин із фрагментами ДНК різної структурної організаціїКрім класичної подвійної спіралі нуклеінові кислоти можуть знаходитися в одноланцюгових структурах, які були виявлені в деяких бактеріофагах і є обовязковою проміжною формою (матрицею) при синтезі як ДНК, так і РНК, або формувати шпилькові структури, спостерігаємі у частково самокомплементарних паліндромних послідовностях, та ін. Так, наприклад, розглянутий у роботі антрацикліновий антибіотик дауноміцин (DAU) є противопухлинним препаратом, фенантридиновий барвник бромистий етидій (ЕВ) має мутагенні і трипанацидні властивості, синтетичні похідні феноксазонового антипухлинного антибіотика актиноміцину D (AMD) мають яскраво виражену залежність цитотоксичної активності від довжини бічних аміноалкильних ланцюгів. Для зясування молекулярного механізму взаємодії БАС з нуклеіновими кислотами різної структурної організації використовують різні експериментальні і теоретичні підходи, але одержати максимально повну інформацію про структуру і термодинаміку молекулярних комплексів у розчині дозволяє метод ЯМР спектроскопії. 0104U000568), 2004-2006; договорів про науково-технічне співробітництво на 1998-2003 і 2003-2008 р.р. між Беркбек коледжем Лондонського університету (Великобританія) і СЕВНТУ, договору про науково-технічне співробітництво на 1999-2004 р. між Гумбольдським університетом (Німеччина) і СЕВНТУ, а також частково в рамках Міжнародного проекту INTAS (грант INTAS-97 31753): «Design, synthesis and testing of novel biologically-active molecules as potential drugs with sequence-specific binding to nucleic acids», 1999-2003. Метою роботи було установлення фізичних механізмів комплексоутворення ароматичних біологічно активних сполук, які відрізняються структурою хромофорів і бічних ланцюгів, із фрагментами ДНК різної структурної організації (самокомплементарні, шпилькові та одноланцюгові послідовності).Зроблено висновок, що структури комплексів ароматичних лігандів із фрагментами ДНК і термодинамічні параметри комплексоутворення молекул істотно залежать від вторинної структури дезоксиолігонуклеотидної послідовності (одноланцюгова, двоспіральна чи шпилькова структура), а також від структури хромофорів і бічних ланцюгів досліджуваних БАС. На основі подібних досліджень можна зробити цілком однозначні висновки про особливості конформаційних станів молекул ДНК, виявити структури, які мають відхилення від стандартної геометрії подвійної спіралі (зокрема, це стосується одноланцюгових і шпилькових структур ДНК), а також провести аналіз впливу плавлення кінцевих нуклеотидних пар в коротких фрагментах ДНК на геометрію подвійної спіралі. Для даної молекулярної системи сигнали NOE між сахарними протонами Н1’ і Н2’’ дезоксирибози виявилися більш інтенсивними в порівнянні з крос-піками Н1’ - Н2’, що свідчить про переважну S-конформацію (C2’ - ендо) дезоксирибозних залишків у ланцюзі дезокситетрануклеотиду, а, отже, дуплекс тетрамера знаходиться в конформації, близької до В-форми. При цьому спостерігається якісно різний хід кривіх титрування ізомерних послідовностей в межах малих концентрацій при зміні температури: зокрема, при підвищенні температури розчину для протонів CH3(T4) гексамеру d(GCATGC) має місце більш виражена залежність хімічного зсуву від концентрації d(N0), а для аналогічних протонів CH3(T3) ізомерного дезоксигексануклеотиду d(CGTACG) спостерігається зворотня картина - цей ефект виявляється при зниженні температури (рис. Відповідно до такої моделі результуючий хімічний зсув i-го протона гексамеру при температурі T може бути представлений у виді: , (1) де dmi(T), ddi і fm(T), fd(T) - протонні хімічні зсуви і рівноважні мольні частки гексамеру при температурі T у мономерній і дуплексній формах відповідно.Показано, що положення резонансів протонів в олігомері ДНК дає цілком однозначну інформацію про особливості конформаційних станів молекул ДНК, дозволяє виявити структури, які мають відхилення від стандартної геометрії подвійної спіралі (зокрема, це відноситься до одноланцюгових та шпилькових структур ДНК). Уперше досліджено комплексоутворення синтетичного феноксазонового зєднання актиноцил-біс - (2-диметиламіноетил) аміду (ACTII) із самокомплементарним дезокситетрануклеотидом 5’ - d(TPGPCPA) у водно-сольовому розчині методом двомірної ЯМР спектроскопії. Показано, що аналіз даних одномірної ЯМР спектроскопії - концентраційних і температурних залежностей протонних хімічних зсувів - молекулярних систем у водно-сольовому розчині за певних умов експерименту (діапазон концентрацій і температур, типи і послідовність основ в олігонуклеотидному ланцюзі, вид вторинної структури ДНК і т. п.) може бути використаний для визначення особливостей просторових структур олігомерів ДНК (шпилькові структури, одноланцюгові послідовності ДНК).

Основний зміст роботи