Biopolym. Cell. 2008; 24(2):158-170.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.00079D
Молекулярна біофізика
Вплив іонів Ni2+ на конформаційну рівновагу полінуклеотидів поліA·поліU, поліА та поліU за умов, близьких до фізіологічних
1Сорокін В. О., 1Валєєв В. О., 1Усенко Є. Л.
  1. Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б. І. Вєркіна НАН України
    Проспект Леніна, 47, Харків, Україна, 61103

Abstract

Методами диференційної УФ спектроскопії та термічної денатурації у водних розчинах, які вміщують 0,1 М Na+, вивчено взаємодію іонів Ni2+ з однонитчастими поліА та поліU, а також двонитчастим полінуклеотидом поліАполіU (АU). В області великих концентрацій іонів нікелю виявлено утворення ними внутрішньосферних координаційних зв’язків з атомами N7 та N1 аденіну поліА. На фазовій діаграмі комплексу АU + Ni2+ спостерігаються ділянки, які відповідають переходам 2→ 1, 2 → 3 та 3 → 1. На відміну від іонів Mg2+, які знижують температуру переходу (Tm)2→3, іони Ni2+ її підвищують. Припускається, що домінуючим внеском у підвищення (Tm)2→3 за цих умов є різниця між константами зв’язування іонів Ni2+ з АU та поліА та/або зменшення числа центрів, які зв’язують іони на А2U.
Keywords: металокомплекси нуклеїнових кислот, полінуклеотиди, конформаційні переходи
Повний текст: (PDF, російською)

References

[1] Moore JW, Ramamurthy S. Heavy metals in natural waters: monitoring and evaluation of impact. M.: Mir, 1987. 288p.
[2] Coogan TP, Latta DM, Imbra RJ, Costa M. Effect of nickel(II) on DNA-protein interactions. Biol Trace Elem Res. 1989;21:13-21.
[3] Dally H, Hartwig A. Induction and repair inhibition of oxidative DNA damage by nickel(II) and cadmium(II) in mammalian cells. Carcinogenesis. 1997;18(5):1021-6.
[4] Hartwig A. Recent advances in metal carcinogenicity. Pure Appl. Chem. 2000; 72(6):1007–1014.
[5] Andronikashvili EL. Malignant transformation and changes in various physico-chemical properties of macromolecules and supramolecular structures. I. Nucleic acids. Biofizika. 1987;32(5):782-99.
[6] Sorokin VA, Valeev VA, Gladchenko GO, Degtiar MV, Karachevtsev VA, Blagoi YP. Mg2+ ion effect on conformational equilibrium of poly A . 2 poly U and poly A poly U in aqueous solutions. Int J Biol Macromol. 2003;31(4-5):223-33.
[7] Field AK. Oligonucleotides as inhibitors of human immunodeficiency virus. Curr Opin Mol Ther. 1999;1(3):323-31.
[8] Giovannangeli C, Rougee M, Garestier T, Thuong NT, Helene C. Triple-helix formation by oligonucleotides containing the three bases thymine, cytosine, and guanine. Proc Natl Acad Sci U S A. 1992;89(18):8631-5.
[9] Plum GE, Pilch DS, Singleton SF, Breslauer KJ. Nucleic acid hybridization: triplex stability and energetics. Annu Rev Biophys Biomol Struct. 1995;24:319-50.
[10] Saenger W. Principles of nucleic acid structure. New York: Springer, 1984; 556 p.
[11] Lurie Yu Yu Handbook of Analytical Chemistry. Moscow: Khimiya, 1971. 454.
[12] Sorokin VA, Valeev VA, Gladchenko GO, Degtyar MV, Andrus EA, Karachevtsev VA, Blagoi YP. Mg2+ and Ni2+ ion effect on stability and structure of triple poly I.poly A.poly I helix. Int J Biol Macromol. 2005;35(3-4):201-10.
[13] Aoki K. Nucleosides, nucleotides and metal ions. Metalloproteins: Chemical properties and biological effects. Eds S. Otsuka, T. Yamanaka. Amsterdam etc.: Elsevier, 1988:457–490.
[14] Sorokin VA, Valeev VA, Gladchenko GO, Degtyar MV, Blagoi YuP. Ni2+ ion effect on conformations of single- double- and three-stranded homopolynucleotides containing adenine and uracil. Macromol. Biosci. 2001. 1(5):191–203.
[15] Stevens CL, Felsenfeld G. The conversion of two-stranded Poly(A + U) to three-strand Poly(A + 2U) and PolyA by heat. Biopolymers. 1964. 2(4):293–314.
[16] Andrushchenko V, Blagoi Y, van de Sande JH, Wieser H. Poly(rA).poly(rU) with Ni(2+) ions at different temperatures: infrared absorption and vibrational circular dichroism spectroscopy. J Biomol Struct Dyn. 2002;19(5):889-906.
[17] Lavery R, Pullman A, Pullman B. Steric accessibility of reactive centers in B-DNA. Int. J. Quant. Chem. 1981; 20(1):49–62.
[18] Blagoy YU. P., Galkin V. L., Gladchenko G. O., Kornilova S. V., Sorokin V. A., Shkorbatov A. G. Metal complexes of nucleic acids in solution. Kiyev: Nauk. dumka, 1991. 270 p.
[19] Sigel H, Massoud SS, Corfu NA. Comparison of the extent of macrochelate formation in complexes of divalent metal ions with guanosine (GMP2–), inosine (IMP2–), and adenosine 5'-monophosphate (AMP2–). The crucial role of N-7 basicity in metal ion – nucleic base recognition. J. Amer. Chem. Soc. 1994; 116(7):2958–71.
[20] Hellert R., Bau R., Martin R. B., Mariam J. H. Nucleotides and derivatives: their ligating ambivalency. Metal Ions in Biological Systems. Ed. H. Sigel. New York: Marcel Dekker, 1979; 8:102–114.
[21] Blagoi Y, Gladchenko G, Nafie LA, Freedman TB, Sorokin V, Valeev V, He Y. Phase equilibrium in poly(rA).poly(rU) complexes with Cd2+ and Mg2+ ions, studied by ultraviolet, infrared, and vibrational circular dichroism spectroscopy. Biopolymers. 2005;78(5):275-86.
[22] Yamada A, Akasaka K, Hatano H. Proton and phosphorus-31 magnetic relaxation studies on the interaction of polyriboadenylic acid with Mn2+. Biopolymers. 1976;15(7):1315-31.
[23] Enmanji K. Proton, phosphorus and carbon nuclear magnetic relaxation studies on the interaction of poly(riboadenylic) acid with Cu2+. J. Polym. Sci. 1987. 25(3):883–95.
[24] Diebler H, Secco F, Venturini M. The binding of Mg(II) and Ni(II) to synthetic polynucleotides. Biophys Chem. 1987;26(2-3):193-205.
[25] Sorokin VA, Blagoi IuP, Silina LK, Dalian EB, Babaian IuS. Spectroscopic study of the effect of binding of bivalent manganese ions on the conformation of polyriboadenylic acid Mol Biol (Mosk). 1982;16(6):1223-33.
[26] Sorokin VA, Valeev VA, Usenko EL, Andrus' EA, Blagoi IuP. The nature of different influence of Cd2+ ions on the conformation of three-stranded polyU-polyA-polyU and polyI-polyA-polyI in aqueous solution. Biofizika. 2007;52(6):1017-29.
[27] Kim SH, Martin RB. Binding sites and stabilities of transition metal ions with nucleosides and related ligands. Inorg. Chim. Acta. 1984; 91(1):19–24.
[28] Rifkind JM, Shin YA, Heim JM, Eichhorn GL. Cooperative disordering of single-stranded polynucleotides through copper crosslinking. Biopolymers. 1976;15(10):1879-1902.
[29] Massoud SS, Sigel H. Metal ion coordinating properties of pyrimidine-nucleoside 5'-monophosphates (CMP, UMP, TMP) and of simple phosphate monoesters, including D-ribose 5'-monophosphate. Establishment of relations between complexes stability and phosphate basicity. Inorg. Chem. 1988; 27(8):1447–53.
[30] K. Higashi, H. Baba, A. Rembaum Quantum Chemistry. New York: Wiley, 1967. 379 p.
[31] Frank-Kamenetsky MD, T. Karapetyan A. Theory of melting DNA complexes with low molecular weight substances. Mol. Biol. (Mosk). 1972. 6(4):621–627