Biopolym. Cell. 1996; 12(6):36-49.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.000453
Дослідження комплексоутворення бромистого етидію з одноланцюговим некомплементарним дезокситетрануклеотидом 5'-d(CpGpApA) у водному розчині методом 1Н-ЯМР спектроскопії
1Веселков О. Н., 1Барановський С. Ф., 1Димант Л. Н., 1Петренко М. В., 1Осетров С. Г., 2Такер А., 2Девіс Д.
  1. Севастопольський національний технічний университет
    вул. Університетська, 33, Севастополь, Україна, 99053
  2. Беркбек колледж Лондонского университета
    Малет-стрит, Лондон WC1E 7НХ, Великобритания

Abstract

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.
Повний текст: (PDF, російською)

References

[1] Lewin B. Genes. (2nd Edition). New York, John Wiley & Sons, 1985; 734 p.
[2] 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.
[3] 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.
[4] 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.
[5] 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.
[6] 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.
[7] 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.
[8] 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.
[9] 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.
[10] 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.
[11] Bresloff JL, Crothers DM. Equilibrium studies of ethidium--polynucleotide interactions. Biochemistry. 1981;20(12):3547-53.
[12] 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.
[13] 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.
[14] 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.
[15] 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.
[16] 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.
[17] Giessner-Prettre C, Pullman B. Quantum mechanical calculations of NMR chemical shifts in nucleic acids. Q Rev Biophys. 1987;20(3-4):113-72.
[18] 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.
[19] Saenger W. Principles of nucleic acid structure. New York: Springer, 1984; 556 p.
[20] Poltev VI, Teplukhin AV. [Base interaction and conformation manifestations of repetitive nucleotide sequences]. Mol Biol (Mosk). 1987;21(1):102-15.
[21] Dickerson RE. Definitions and nomenclature of nucleic acid structure parameters. J Biomol Struct Dyn. 1989;6(4):627-34.
[22] Searle MS. NMR studies of drug-DNA interactions. Prog Nucl Magn Reson Spectrosc. 1993; 25(5): 403-80.
[23] 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.
[24] 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.