Biopolym. Cell. 2024; 40(4):264-277.
Структура та функції біополімерів
Взаємодія 5’– рибонуклеозид монофосфатів з Інтерфероном α–2b
1Ніколаєв Р. О., 1Ткачук З. Ю.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143

Abstract

Мета. Охарактеризувати взаємодію інтерферону α–2b (ІФН α–2b) з цитидин–5'–монофосфорною кислотою (5'–ЦМФ), гуанозин–5'–монофосфорною кислотою (5'–ГМФ), уридин–5'–монофосфорною кислотою (5'–УМФ) та їхніми динатрієвими солями у присутності та за відсутності D–манітолу за допомогою різних підходів. Методи. спектроскопія (часова, кругового дихроїзму та флуоресценція), ізотермічна нанокалориметрія. Результати. За допомогою вимірювання власної флуоресценції ІФН α–2b встановлено, що 5'–ГМФ і 5'–ЦМФ взаємодіють з ІФН α–2b сильніше, ніж їхні динатрієві солі, тоді як для 5'–УМФ і його натрієвої солі різниці в афінності не спостерігали. Присутність D–манітолу посилює спостережувані ефекти для 5'–ГМФ і 5'–ЦМФ, але не для їхніх динатрієвих солей і всіх форм 5'–УМФ. Термодинамічні вимірювання показали, що взаємодія всіх досліджених 5'–рибонуклеозидмонофосфорних кислот з ІФН α–2b є екзотермічною, тоді як всі натрієві солі 5'–рибонуклеозид монофосфатів є ендотермічними. Ентропійна компонента TΔS виявилася від'ємною у присутності всіх 5'–рибонуклеозид монофосфорних кислот, що свідчить про зменшення хаотичності в системі, і додатною у присутності їхніх натрієвих солей, що вказує на протилежний ефект. Вимірювання кругового дихроїзму показало, що 5'–рибонуклеозидмонофосфорні кислоти індукують зменшення вмісту регулярних альфа–спіралей і збільшення довжини неструктурованих ділянок в INF α–2b. На противагу, їхні динатрієві солі чинять радше стабілізуючий вплив на елементи вторинної структури цього білка. Висновки. Використані в роботі 5'–рибонуклеозидні монофосфорні кислоти по–різному взаємодіють з ІФН α–2b порівняно з їхніми натрієвими солями. Кислотні форми 5'–рибонуклеозид монофосфатів мають вищу афінність до ІФН α–2b і дестабілізують елементи вторинної структури цього білка. Це може обмежувати конформаційну рухливість ІФН α–2b і, як наслідок, змінювати його функціональну активність. На противагу цьому, натрієві солі 5'–рибонуклеозидмонофосфатів виявляють слабку спорідненість до ІФН α–2b і стабілізують його вторинну структурну організацію.
Keywords: кінетика, мононуклеотиди, інтерферон α–2b, білок–лігандні взаємодії, титрування

References

[1] Sullenger BA, Gilboa E. Emerging clinical applications of RNA. Nature. 2002; 418(6894):252-8.
[2] Zemskov AM, Perederiy VG, Zemskov VM, Bychkova NG. Immunocorrective nucleic аcid drugs and their clinical application. - Kiev, Healthy. 1994:232.
[3] Kulkarni Anil D, Van Buren Charles T, Rudolph Frederick B. Ribonucleotide preparations and uses thereof U.S. Patent No. 5,712,256. 1988.
[4] Tkachuk Z. Сompound, composition and method for the treatment of inflammatory and inflammatory-related disorders. Patent WO2002045688. 2002.
[5] Tkachuk ZYu, Tkachuk VV, Tkachuk LV. The study on membrane-stabilizing and anti-inflammatory actions of yeast RNA in vivo and in vitro. Biopolym Cell. 2006; 22(2):109-16.
[6] Vivcharyk MM, Ilchenko OO, Levchenko SM, Tkachuk ZY. Complexation of RNA with mannitol, its spectral characteristics and biological activity. Rep Natl Acad Sci Ukr. 2016; 101:78-83.
[7] Tkachuk Z. Multiantivirus Compound, Composition and Method for Treatment of Virus Diseases. U.S. Patent 20,120,232,129. 2013.
[8] Tkachuk ZYu, Rybalko SL, Zharkova LD, Starosila DB, Semernikova LI. Anti-influenza activity of the drug nuclex. Dopov Nac akad nauk Ukr. 2010; 9:191-6.
[9] Tkachuk ZY, Levchenko SM. Mass spectrometric analysis of oligoribonucleotides of total yeast RNA. Dopov Nac akad nauk Ukr. 2021; 2:115-22.
[10] Pérez-Payá E, Forood B, Houghten RA, Blondelle SE. Structural characterization and 5'-mononucleotide binding of polyalanine beta-sheet complexes. J Mol Recognit. 1996; 9(5-6):488-93.
[11] Nikolaiev R, Stepanenko Y, Chernykh S, Melnichuk N, Tkachuk Z. Conformational, Fluorescence and Energy Parameters of Interferon α2b with Different Forms of Oligoribonucleotides and Adenosine Monophosphate. Proceedings. 2021; 78:16.
[12] Asmana Ningrum R. Human interferon alpha-2b: a therapeutic protein for cancer treatment. Scientifica (Cairo). 2014; 2014:970315.
[13] Lakowicz JR. Principles of fluorescence spectroscopy. 3 rd edition. - New York: "Springer Science", 2006; 960p.
[14] Murphy CB, Zhang Y, Troxler T, Ferry V, Martin JJ, Jones WE. Probing Förster and Dexter Energy-Transfer Mechanisms in Fluorescent Conjugated Polymer Chemosensors. J Phys Chem B. 2004; 108(5):1537-43.
[15] Favicchio R, Dragan AI, Kneale GG, Read CM. Fluorescence spectroscopy and anisotropy in the analysis of DNA-protein interactions. Methods Mol Biol. 2009; 543:589-611.
[16] Loosli F, Vitorazi L, Berret J-F, Stoll S. Isothermal titration calorimetry as a powerful tool to quantify and better understand agglomeration mechanisms during interaction processes between TiO2 nanoparticles and humic acids. Environ Sci: Nano. 2015; 2(5):541-50.
[17] Micsonai A, Wien F, Bulyáki É, Kun J, Moussong É, Lee YH, Goto Y, Réfrégiers M, Kardos J. BeStSel: a web server for accurate protein secondary structure prediction and fold recognition from the circular dichroism spectra. Nucleic Acids Res. 2018; 46(W1):W315-W22.
[18] Erijman A, Rosenthal E, Shifman JM. How structure defines affinity in protein-protein interactions. PLoS One. 2014; 9(10):e110085.
[19] Mollica L, Bessa LM, Hanoulle X, Jensen MR, Blackledge M, Schneider R. Binding Mechanisms of Intrinsically Disordered Proteins: Theory, Simulation, and Experiment. Front Mol Biosci. 2016; 3:52.
[20] Kawasaki Y, Freire E. Finding a better path to drug selectivity. Drug Discov Today. 2011; 16(21-2):985-90.