Синтез та дослідження фізико-хімічних властивостей гомо-n-мерних монометинціанінових барвників – високоефективних флуоресцентних зондів для детекції нуклеїнових кислот - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИНаукові керівники:доктор біологічних наук, професор, академік НАН України Мацука Генадій Харлампійович, Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, директор інституту, завідувач відділу структури і функцій нуклеїнових кислот кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник Ярмолюк Сергій Миколайович, Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, старший науковий співробітник відділу структури і функцій нуклеїнових кислот Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, старший науковий співробітник Броварець Володимир Сергійович, Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, провідний науковий співробітник, доктор біологічних наук, старший науковий співробітник Говорун Дмитро Миколайович, Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, завідувач відділу молекулярної біофізики Провідна установа: Київський національний університет імені Тараса Шевченка, хімічний факультет Захист дисертації відбудеться 25травня 2001 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.220.01 в Інституті біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України (02094, Київ-94, вул. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України (02094, Київ-94, вул. Показано, що наявність агрегаційних процесів значно підвищує чутливість флуоресцентної детекції на довжині хвилі випромінювання мономерної форми барвника за рахунок зростання співвідношення сигнал/шум.Тому дослідження цих процесів із залученням сучасних фізико-хімічних методів вкрай необхідне для розуміння загальних закономірностей впливу агрегатоутворення на взаємодію барвників з НК, а відтак - цілеспрямованого конструювання високоефективних зондів для кількісного та якісного визначення НК. Робота виконувалась в рамках державної бюджетної теми ІМБІГ НАН України “Синтез та вивчення механізму взаємодії ціанінових флуоресцентних зондів з нуклеїновими кислотами” № 2.2.4.16 за 1997-99 рр. Мета роботи полягала в синтезі нових гомо-n-мерних монометинціанінових барвників, вивченні їхньої взаємодії з НК за допомогою спектрально-люмінесцентних методів та зясуванні впливу процесів агрегації гомо-n-мерних ціанінів на флуоресцентні властивості їхніх комплексів з НК. Для досягнення цієї мети були поставлені такі завдання: · розробити нові методи синтезу гомо-n-мерних монометинціанінових барвників; · вивчити агрегацію гомо-n-мерних монометинціанінових барвників, яка супроводжує утворення комплексів барвників з ДНК;Розглянуто відомі механізми взаємодії барвників з НК та вплив природи і структури хромофору барвника на властивості утвореного комплексу. Описано дослідження щодо впливу довжини лінкера поліінтеркаляторів на механізм взаємодії барвника з НК. Як правило, димери ціанінових барвників синтезують одним методом - алкілуванням N,N,N/,N/-тетраметилдіаміноалканів йодалкільними похідними ціанінових барвників, отримуючи гомодимер з лінкером довжиною 10-16 вуглецевих атомів з двома позитивно зарядженими четвертинними атомами азоту в ланцюзі. Реакція ацилювання з використанням конденсуючого реагенту КДІ в практичному плані є зручнішою, ніж реакція з використанням ДЦГК з ОБТ, проте за допомогою цієї реакції вдалося отримати тільки барвник К-СТ. Можна було б стверджувати, що жорсткість лінкера негативно відображається на інтенсивності випромінювання комплексу барвник-НК, але барвник К-6, в лінкері якого знаходиться фрагмент піперазину, виявив найвище зростання інтенсивності флуоресценції при взаємодії з НК.Запропоновано три нові варіанти синтезу ціанінових гомо-n-мерних барвників: на основі реакції пірилієвих солей з первинними амінами, реакції ацилювання ді-та триамінів карбоксильним похідним ціанінового барвника та взаємодії амінопохідних ціанінового барвника з діізоціанатом. Вивчено особливості агрегації гомо-n-мерних ціанінових барвників при взаємодії з нуклеїновими кислотами. Показано, що агрегаційні процеси не заважають флуоресцентній детекції нуклеїнових кислот, а навпаки, є суттєвим фактором, що зумовлює високу чутливість детекції ДНК гомо-n-мерними монометинціаніновими барвниками. На основі квантово-хімічних розрахунків запропоновано сендвічеву модель агрегаційних структур гомо-n-мерних ціанінових барвників. Встановлено, що барвники К-6, К-Т та К-СТ мають високу чутливість визначення ДНК в розчині та в гель-електрофорезі на агарозному гелі і можуть бути рекомендовані для практичного застосування.

Основний зміст роботи