Дослідження комплексоутворення бромистого етидію з одноланцюговим некомплементарним дезокситетрануклеотидом 5'-d(CpGpApA) у водному розчині методом 1Н-ЯМР спектроскопії
DOI:
https://doi.org/10.7124/bc.000453Анотація
Методом одномірної та двомірної 1Н-ЯМР спектроскопії (500 і 600 МГц) вивчено комплексоутворення у водно-сольовому розчині барвника бромистого етидію (3,8-діаміно-6-феніл-5-етил-фенантридин) з одноланцюговим некомплементарним дезокситетрануклеотидом 5'-d(CpGp- АрА). Виміряно концентраційні залежності хімічних зсувів протонів взаємодіючих молекул за різних температур (T1= 298 і Т2 = 308 К). Дослідження самоасоціації тетрануклеотиду засвідчили малу вірогідність утворення дуплексів у розчині У зв'язку з цим у розчині основну роль відіграють комплекси барвника з одиничною ниткою тетрануклеотиду, що дає змогу проаналізувати специфіку взаємодії ароматичного ліганда з одноланцюговою ДНК. Розглянуто різні схеми комплексоутворення, визначено рівноважні константи і граничні значення хімічних зсувів протонів бромистого етидію у комплексах. Зроблено аналіз відносного вмісту комплексів різного типу і виявлено особливості динамічної рівноваги в залежності від співвідношення концентрацій барвника і тетрануклеотиду. На основі отриманих даних зроблено висновок про існування сиквенсспецифічності зв'язування бромистого етидію з одноланцюговою нуклеотидною послідовністю. За розрахунками індукованих хімічних зсувів протонів барвника побудовано найвірогідніду, які відповідають двом можливим типам вбудовування барвника між основами цитозину і гуаніну – з діаметрально протилежних сторін фенантридинового хромофора.Посилання
Lewin B. Genes. (2nd Edition). New York, John Wiley & Sons, 1985; 734 p.
Rill RL, Hecker KH. Sequence-specific actinomycin D binding to single-stranded DNA inhibits HIV reverse transcriptase and other polymerases. Biochemistry. 1996;35(11):3525-33.
Graves DE. Sequence selective binding of actinomycin D to duplex and single-strand DNA. Book of abstracts. Workshop on DNA-drug interactions (Madrid, 15-17 Nov., 1993): 39.
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., Djumant LN, Bolotin PA, Baranovsky SF, Parkes HG, Davies DB. Investigation of interaction of ethidium bromide with tetradeoxyribonucleotide 5'-d(GpCpGpC) by 1H NMR spectroscopy. Mol Biol (Mosk). 1995; 29(2):326-38.
Veselkov AN, Djimant LN, Bolotin PA, Baranovsky SF, Veselkov DA, Shipp D, Davies DB. Investigation of the interaction of ethidium bromide with self complementary deoxytetranucleotide 5'-d (ApCpGpT) in aqueous solution by the method of 1H NMR spectroscopy. Biopolym Cell. 1995; 11(3-4):42-54.
Veselkov AN, Dymant LN, Bolotin PA, Baranovskii SF, Shipp D, Davies D. 1H NMR study of the interaction between ethidium bromide and self-complementary and self-complementary deoxytetranucleotide 5?-d(CpGpCpG) in an aqueous solution. J Struct Chem. 1996;37(1):65–75.
Takenaka S, Mamabe M, Yokoyama M, Nishi M, Tanaka J, Kondo H. Specific binding to poly A of a naphthalene diimide carrying thymine groups. Chem Comm. 1996;(3):379.
Bailey SA, Graves DE, Rill R, Marsch G. Influence of DNA base sequence on the binding energetics of actinomycin D. Biochemistry. 1993;32(22):5881-7.
Bailey SA, Graves DE, Rill R. Binding of actinomycin D to the T(G)nT motif of double-stranded DNA: determination of the guanine requirement in nonclassical, non-GpC binding sites. Biochemistry. 1994;33(38):11493-500.
Bresloff JL, Crothers DM. Equilibrium studies of ethidium--polynucleotide interactions. Biochemistry. 1981;20(12):3547-53.
Veselkov AN, Baranovsky SF, Petrenko NV, Osetrov SG, Veselkov DA, Djimant LN, Tucker A, Parkes H, Davies D. 1H-NMR investigation of the self-association of non-complementary deoxytetranucleotides of different base sequences in aqueous solution. Biopolym Cell. 1996; 12(4):38-48.
Davies DB, Djimant LN, Veselkov AN. 1H NMR investigation of self-association of aromatic drug molecules in aqueous solution. Structural and thermodynamical analysis. Faraday Trans. 1996;92(3):383-90.
Veselkov AN, Djimant LN, 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.
Veselkov AV, Djimant LN, Karawajew LS, Kulikov EL. Investigation of the aggregation of acridine dyes in aqueous solution by 1H NMR. Stud Biophys. 1985. 106(3):171-80.
Veselkov AN, Dymant LN, Bolotin PA, Baranovskiĭ SF, Zav'ialova OS, Veselkov DA, Parkes Kh, Davis D. [Study of complex formation of ethidium bromide with the self-complementary deoxytetranucleotide 5'-d(ApGpCpT) by unidimensional and two- dimensional 1H NMR spectroscopy]. Biofizika. 1995;40(6):1189-201.
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 spectroscopy in molecular biology. Dordrecht: D. Reidel publ. comp., 1978: 461-79.
Saenger W. Principles of nucleic acid structure. New York: Springer, 1984; 556 p.
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.
Searle MS. NMR studies of drug-DNA interactions. Prog Nucl Magn Reson Spectrosc. 1993; 25(5): 403-80.
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.
Veselkov AN, Zavyalova OS, Djimant LN,, Davies D. Study the complex formation of ethidium bromide with self-complementary deoxy tetranucleotide 5'-d (TGCA) by 1 H-NMR spectroscopy. Zh Fiz Khim. 1996; 70(9):1623-30.
