Biopolym. Cell. 2014; 30(3):239-246.
Молекулярная биофизика
Взаимодействие 2'-дезоксигуанозина с цис-2-бутен-1,4-диалем: вычислительный подход к анализу многоступенчатых химических реакций
1, 2Святенко Л. К., 1, 3Горб Л. Г., 3Говорун Д. Н., 1Лещинский Е.
  1. Междисциплинарный центр нанотоксикологии, кафедра химии и биохимии, Государственный университет Джексона,
    Джексон, штат Миссисипи 39217, США
  2. Кировоградский государственный педагогический университет имени Владимира Винниченко
    ул. Шевченко, 1, Кировоград, Украина, 25006
  3. Государственная ключевая лаборатория молекулярной и клеточной биологии
    Институт молекулярной биологии и генетики НАН Украины
    ул. Академика Заболотного, 150, Киев, Украина, 03680

Abstract

цис-2-Бутен-1,4-диаль является микросомным метаболитом фурана – промышленно важного химиката, обнаруженного в сигаретном дыме, загрязненном воздухе, а также, иногда, в консервированных или баночных продуктах. Его считают потенциальным канцерогеном для человека. Цель. Исследовать влияние цис-2- бутен-1,4-диаля на 2'-дезоксигуанозин – модельный фрагмент ДНК. Методы. Оптимизацию структуры участников реакции, расчеты спектральных параметров и свободной энергии Гиббса выполняли в программе Gaussian09. Системы дифференциальных уравнений для получения кинетических данных решали с помощью программы Mathcad15. Результаты. Реакция цис-2-бутен-1,4- диаля c 2'-дезоксигуанозином проходит в четыре стадии с формированием четырех диастереоизомерных первичных аддуктов и последующей, катализируемой основаниями, пятистадийной трансформации первичных аддуктов во вторичные. Рассчитана кинетика реакции, что позволяет определять изменения концентрации любого участника реакции. Выводы. При физиологических условиях взаимодействие между цис-2-бутен-1,4-диалем и 2'-дезоксигуанозином приводит к образованию стабильного аддукта, который может отвечать за генотоксичность фурана.
Keywords: фуран, ДНК, ДФТ, механизм, кинетика

References

[1] U. S. Department of Health and Human Services. Public Health Service. National Toxicology Program. Report on carcinogens. Twelfth Edition. Washington, DC, 2011; 499 p.
[2] Exploratory Data on Furan in Food: Individual Food Products. U. S. Food and Drug Administration, 2008.
[3] Chen LJ, Hecht SS, Peterson LA. Identification of cis-2-butene-1,4-dial as a microsomal metabolite of furan. Chem Res Toxicol. 1995;8(7):903-6.
[4] Marinari UM, Ferro M, Sciaba L, Finollo R, Bassi AM, Brambilla G. DNA-damaging activity of biotic and xenobiotic aldehydes in Chinese hamster ovary cells. Cell Biochem Funct. 1984;2(4):243-8.
[5] Gingipalli L, Dedon PC. Reaction of cis- and trans-2-Butene-1,4-dial with 2'-deoxycytidine to form stable oxadiazabicyclooctaimine adducts. J Am Chem Soc. 2001;123(11):2664-5.
[6] Byrns MC, Predecki DP, Peterson LA. Characterization of nucleoside adducts of cis-2-butene-1,4-dial, a reactive metabolite of furan. Chem Res Toxicol. 2002;15(3):373–9.
[7] Byrns MC, Vu CC, Peterson LA. The formation of substituted 1,N6-etheno-2'-deoxyadenosine and 1,N2-etheno-2'-deoxyguanosine adducts by cis-2-butene-1,4-dial, a reactive metabolite of furan. Chem Res Toxicol. 2004;17(12):1607-13.
[8] Sviatenko L, Gorb L, Hovorun D, Leszczynski J. Interaction of 2'-deoxyadenosine with cis-2-butene-1,4-dial: computational approach to analysis of multistep chemical reactions. J Phys Chem A. 2012;116(9):2333-42.
[9] Frisch MJ, Trucks GW, Schlegel HB, Scuseria GE, Robb MA, Cheeseman JR, et al. Gaussian 09, Revision A.01, Gaussian Inc., Wallingford, CT, 2009.
[10] Zhao Y, Truhlar DG. Density functionals with broad applicability in chemistry. Acc Chem Res. 2008;41(2):157-67.