Спектрофотометричний аналіз комплексоутворення похідного актиноцина Act ІІ з матрицями поліфосфату і ДНК різного АТ-, ГЦ- складу в залежності від іонної сили і температури розчинів. Проведення розрахунку термодинамічних параметрів зв"язування нуклеозиду.
Аннотация к работе
Харківський національний університет ім. Спектрофотометричний аналіз звязування біологічно активних лігандів з молекулами ДНКНауковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор Малєєв Володимир Якович, Інститут радіофізики та електроніки ім. Усикова НАН України, старший науковий співробітниквідділу біофізики Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Сорокін Віктор Олександрович, Фізико-технічний інститут низьких температур ім. кандидат фізико-математичних наук, доцент Євстигнєєв Максим Павлович, Севастопольський національний технічний університет, доцент кафедри фізики. Захист відбудеться "9 "06 2006 року о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.13 у Харківському національному університеті ім.Багато малих молекул - лігандів, що в експериментах in vitro звязуються з ДНК, використовуються як лікарські препарати, не дивлячись на те, що механізми їхньої дії повністю не зясовані. Молекулярні принципи взаємодії Act ІІ і 6AZC з полінуклеотидними матрицями різні, тому що речовини, які досліджуються, мають різні потенційні можливості для звязування з молекулами ДНК. Ми пропонуємо такий підхід, при якому поєднання спектрофотометричних вимірів і розрахункових методів дозволяють одержувати більш повну інформацію про спектральні і термодинамічні характеристики всіх комплексів, що утворюються, у системах ліганд - ДНК. Використовуючи обрані моделі звязування за допомогою розроблених нами алгоритмів і відповідних компютерних програм оптимізації в системах ліганд - поліелектроліт розрахувати спектральні (молярні коефіцієнти екстинкції для всіх комплексів, що утворюються) і термодинамічні (величини констант і місць звязування) параметри при різних іонних силах і температурах. В опублікованих зі співавторами наукових працях особистий внесок здобувача складається: у роботах [1-3] участь у проведенні експериментальних досліджень по приготуванню і плавленню сумішей 6AZC - ДНК, обговоренні отриманих результатів по звязуванню біологічно активних нуклеозидів з матрицями ДНК різного ступеня деградації; у роботах [4-7] - у проведенні спектрофотометричного титрування сумішей Act ІІ - ДНК різного АТ-, ГЦ - складу при різних іонних силах і температурах, розрахунках по програмах оптимізації констант і величин місць звязування для різних типів комплексів, внеску поліелектролітних взаємодій і термодинамічних параметрів звязування ?G, ?H, ?S.Рівняння (2.1)-(2.3) описують конкурентне звязування двох лігандів з матрицею ПФ із відповідними константами звязування К1 і К2 у припущенні, що один з лігандів це іон Na , а другий - Act ІІ. У рівняннях (2.1)-(2.5): R1 і R2-долі звязаних іонів Na і Act ІІ, які дорівнюють частці від ділення відповідних рівноважних концентрацій на СР0; m1 і m2 - концентрації вільних іонів Na і мономера ліганду; KD - константа дімеризації Act ІІ. Таким чином, спектрофотометричні дослідження комплексоутворення актиноцинового похідного Act ІІ з ПФ показали, що в процесі зовнішнього звязування цього ліганду на поліфосфаті з ростом P/D змінюються величини місць звязування і молярних коефіцієнтів екстинкції комплексів, що утворяться. У рівняннях (3.1)-(3.6): К1-константа звязування іонів Na з фосфатами ДНК на місці звязування n1 = 1; К2 - константа мономерно звязаного ліганду (комплекс 1) на місці звязування n2; ?-?актор кооперативності, що характеризує утворення агрегатів на тих же місцях звязування; К3 - константа звязування ліганду на місці звязування n3 (комплекс 2); R1 і R2-долі звязаних іонів Na і комплексу 1, що дорівнюють частці від ділення відповідних рівноважних концентрацій на Cp0; R3-доля комплексу 2, що дорівнює частці від ділення відповідної рівноважної концентрації на CN0; m1 та m2 - концентрації вільних іонів Na і мономера ліганду; KD - константа дімеризації ліганду. З використанням різних моделей звязування (модель І та модель ІІ) були розраховані спектральні і термодинамічні параметри звязування Act ІІ з ДНК при різних іонних силах. модель І описує кооперативне звязування лігандів з ДНК (рівняння (3.1)-(3.3),3.5,3.6). модель ІІ враховує утворення комплексів на різних місцях звязування (рівняння (3.1)-(3.6)).Розроблено нову методику аналізу спектрофотометричних концентраційних залежностей для систем біологічно активний ліганд - поліелектроліт, що дозволяє за допомогою розрахункових методів компютерного моделювання визначати оптимальні моделі звязування, спектральні і термодинамічні параметри всіх комплексів, що утворюються в системах. Показано, що використаний нами підхід може бути застосовано й у випадку, коли поглинання ліганду і поліелектролітної матриці знаходяться в різних областях (Act ІІ і ДНК), і коли області поглинань біологічно активної речовини і поліелектроліту збігаються (6AZC і ДНК). Вперше показано, що в системах Act ІІ - ДНК для всіх досліджених зразків ДНК різного АТ-, ГЦ - складу утворюються три типи комплексів: агрегація, мономерно звязаний (зовнішній тип) і звязування по типу інтеркаляції.