Дослідження взаємодії бромистого етидію з самокомплементарним дезок'ситетрануклеотидом 5'-d (ApCpGpT) у водному розчині методом 1Н-ЯМР спектроскопії
DOI:
https://doi.org/10.7124/bc.0003ECАнотація
Вивчено комплексоутворення барвника бромистого етидію (3,8-Дтміно-6-феніл-5-етил-фенантридин) з самокомплементарним дезокситетрарибонуклеозидтрифосфатом 5'-d (ApCpGpT) у водно-солевому розчині методом одномірної (500 МГц) і двомірної (600 МГц) *Н-ЯМР спектроскопії. Двомірну гомоядерну ПМР спектроскопію (2M-NOESY) викоріистано для якісного аналізу характера взаємодії бромистого етидію з тетрануклеотидом. Виміряно концентраційні залежності протонних хімічних зсувів молекул при фіксованій температурі (Т = 298 К). Розглянуто різноманітні схеми комплексоутворення молекул барвника з тетрануклеотидом, які враховують різні молекулярні асоціати у розчині. Визначено рівноважні константи реакцій і граничні зна чення хімічних зсувів протонів бромистого етидію у складі комплексів. Проаналізовано відносний вміст комплексі© різного типу у розчині і выявлено особливості динамічної рівноваги в залежності від співвідношення концентрацій барвника і тетрануклеотиду. На основі отриманих даних зроблено висновок щодо переважної інтеркаляції бромистого етидію у піримідин-пуринову ділянку тетрануклеотидної послідовності (CG-сайт) у дуплексній формі подібно до вивченого раніше акридинового барвника профлавіна. Вбудовування бромистого етидію відбувається з боку малої канавки дуплексу на відміну від профлавіна, інтеркалюючого з великого жолобка подвійної спіралі. Побудовано найвірогіднішу структуру 1:2 барвника з тетрануклеотидом у розчині виходячи з розрахованих значень індукованого хімічного зсуву протонів бромистого етидію і даних 2M-NOE-cneKTpiB.Посилання
Davies DB, Djimant LN, Veselkov AN. 1 H NMR Structural Analysis of the Interactions of Proflavine with Self-Complementary Deoxytetranucleosides of Different Base Sequence. Nucleosides Nucleotides. 1994;13(1-3):637–55.
Veselkov AN, Davies DB, Djimant LN, Parkes HG. Investigation of interaction of proflavine with deoxytetraribonucleoside triphosphate 5'-d(ApCpGpT) by the method of 1H-NMR spectroscopy. Biopolym Cell. 1991; 7(6):5-15.
Kastrup RV, Young MA, Krugh TR. Ethidium bromide complexes with self-complementary deoxytetranucleotides. Demonstration and discussion of sequence preferences in the intercalative binding of ethidium bromide. Biochemistry. 1978;17(23):4855-65.
Feigon J, Leupin W, Denny WA, Kearns DR. Binding of ethidium derivatives to natural DNA: a 300 MHz 1H NMR study. Nucleic Acids Res. 1982;10(2):749-62.
Dahl KS, Pardi A, Tinoco I Jr. Structural effects on the circular dichroism of ethidium ion-nucleic acid complexes. Biochemistry. 1982;21(11):2730-7.
Nelson JW, Tinoco I Jr. Intercalation of ethidium ion into DNA and RNA oligonucleotides. Biopolymers. 1984;23(2):213-33.
Kreishman GP, Chan SI, Bauer W. Proton magnetic resonance study of the interaction of ethidium bromide with several uracil residues, uridylyl (3' leads to 5') uridine and polyuridylic acid. J Mol Biol. 1971;61(1):45-58.
Monaco RR, Hausheer FH. Binding site for ethidium cation in the major groove of B-form DNA. J Biomol Struct Dyn. 1993;10(4):675-80.
Veselkov A. N., Djimant L. N., Davies D., Parkes H., Shipp D. 1D- and 2D-1H NMR investigation of self-association of deoxytetraribonucleoside triphosphates of different base sequence in aqueous solution. Biopolym Cell. 1991;7(5):15-22.
Baldini G, Varani G. The role of the solvent on the binding of ethidium bromide to DNA in alcohol-water mixtures. Biopolymers. 1986;25(11):2187-208.
Veselkov AN, Dymant LN, Baranovskiy SF et al. The study of self-association of ethidium bromide in an aqueous solution by H-NMR spectroscopy. Khim Fizika. 1994; 13(11):72-80
Gao XL, Patel DJ. Antitumour drug-DNA interactions: NMR studies of echinomycin and chromomycin complexes. Q Rev Biophys. 1989;22(2):93-138.
Veselkov AN, Devis D, Dymant LN, Parkes H. Studies of the interaction proflavine tetra deoxy ribonucleoside triphosphates d (GpCpGpC) by H-NMR spectroscopy. Mol Biol (Mosk). 1991. 26(6): 1504-16.
Veselkov AN, Djimant LN, Karawajew L, Kulikov EL. Investigation of the aggregation of acridine dyes in aqueous solution by proton NMR. Stud Biophys. 1985;106(3):171-80.
Jenkins TC, Lane AN, Neidle S, Brown DG. NMR and molecular modeling studies of the interaction of berenil and pentamidine with d(CGCAAATTTGCG)2. Eur J Biochem. 1993;213(3):1175-84.
Giessner-Prettre C, Pullman B. Quantum mechanical calculations of NMR chemical shifts in nucleic acids. Q Rev Biophys. 1987;20(3-4):113-72.
Abraham RJ. The application of aromatic ring currents in the elucidation of drug- ligand and metallo-porphyrin complexations. Nuclear magnetic resonance spectro scopy in molecular biology. Dordrecht, 1978: 461-79.
Poltev VI, Teplukhin AV. Base interaction and conformation manifestations of repetitive nucleotide sequences. Mol Biol (Mosk). 1987;21(1):102-15.
Dickerson RE. Definitions and nomenclature of nucleic acid structure parameters. J Biomol Struct Dyn. 1989;6(4):627-34.
Jain SC, Tsai CC, Sobell HM. Visualization of drug-nucleic acid interactions at atomic resolution. II. Structure of an ethidium/dinucleoside monophosphate crystalline complex, ethidium:5-iodocytidylyl (3'-5') guanosine. J Mol Biol. 1977;114(3):317-31.
Lybrand T, Kollman P. Molecular mechanical calculations on the interaction of ethidium cation with double-helical DNA. Biopolymers. 1985;24(10):1863-79.
Chen K-X, Gresh N, Pullman B. A theoretical exploration of conformational aspects of ethidium bromide intercalation into a d(CpG)2 minihelix. Biopolymers. 1987;26(6):831–48.
Searte MS. NMR studies of drug-DNA interactions. Progr NMR Spectr. 1993; 25: 403-80.
