Biopolym. Cell. 2009; 25(3):218-225.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.0007DF
Молекулярна біофізика
Фазова діаграма комплексів іонів Ni2+ з поліU·полiA·полиU
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

Мета. Вивчити вплив іонів Ni2+ на конформаційну рівновагу триланцюгового полінуклеотиду поліUполіAполіU та визначити термодинамічні параметри утворення металокомплексів. Методи. Диференційна УФ-спектроскопія і термічна денатурація. Результати. Отримано залежності конформаційних переходів (Tm) поліU·поліA·поліU (А2U) від концентрації іонів Ni2+ (до 0,001 М) за умов, близьких до фізіологічних (0,1 M Na+, pH 7). При [Ni2+] < 3·10–4 М на фазовій діаграмі спостерігаються дві гілки, що відповідають переходам А2U→поліА·поліU (АU) + поліU (3→2) та АU→поліА + поліU (2→1). При вищих концентраціях Ni2+ і нагріванні А2U реалізується лише перехід А2U→поліU + поліА + поліU (3→1). Оцінено ефективні константи зв’язування іонів Ni2+ з АU (850 М–1) і А2U (1300 М–1) та ентальпію переходу 3→2 (ΔН3→2 = 4±1 ккал/моль·триплет). Висновки. З використанням теорії рівноважного зв’язування з’ясовано термодинамічну природу якісно різної поведінки (Tm)2→3 на фазовій діаграмі АU за присутності іонів Mg2+ і Ni2+, що виявлено нами раніше: більша різниця між спорідненістю магнію до A2U і АU у порівнянні з різницею між спорідненістю до АU і поліА спричиняє зниження (Tm)2→3, тоді як протилежне співвідношення у константах зв’язування для іонів Ni2+ – її підвищення.
Keywords: полінуклеотиди, іони металів, конформаційні переходи
Повний текст: (PDF, російською)

References

[1] Field A. K. Oligonucleotides as inhibitors of human immuno deficiency virus Curr. Opin. Mol. Ther. 1999; 1(3):323–331.
[2] Giovannangeli C., Rougee M., Garestier T., Thuong N. T., Helene C. Triple-helix formation by oligonucleotides containing the three bases thymine, cytosine and guanine Proc. Nat. Acad. Sci. USA 1992 89, N 18:8631–8635.
[3] Plum G. E., Pilch D. S., Singleton S. C., Breslauer K. J. Nucleic acid hybridisation: triplex stability and energetic Annu. Rev. Biophys. and Biomol. Struct 1995 24:319–350.
[4] Coogan T. P., Latta D. M., Imbra R. J., Costa M. Effect of nickel (II) on DNA-protein interactions Biol. Trace Elem. Res 1989 21, N 3:13–21.
[5] Dally H., Hartwig A. Induction and repair inhibition of oxidative DNA damage by nickel(II) and cadmium(II) in mammalian cells Carcinogenesis 1997 18, N 5:1021–1026.
[6] Hartwig A. Recent advances in metal carcinogenicity Pure Appl. Chem 2000 72, N 6:1007–1014.
[7] Saenger W. Principles of nucleic acid structure. New York: Springer, 1984; 556 p.
[8] Sorokin V. A., Valeev V. A., Usenko E. L., Blagoi Yu. P. Effect of Cd2+ ions on conformational equilibrium of three-stranded polyUpolyApolyU polynucleotide under near-physiological conditions Biopolym. Cell 2007 23, N 5:433–440.
[9] Andronikashvili E. L. Malignization and change of some physico-chemical properties of biomacromolecules and supramolecular structures. Biophysics. 1987; 32(5):782–799.
[10] Aoki K. Nucleosides, nucleotides and metal ions Metalloproteins: Chemical properties and biological effects. Eds S.Otsuka, T.Yamanaka Amsterdam etc.: Elsevier, 1988:457–490.
[11] Krakauer H., Sturtevant J. M. Heats of the helix-coil transition of the poyA–polyU complexes Biopolymers 1968 6, N 4:491–512.
[12] Krakauer H. A thermodynamic analysis of the influence of simple monoand divalent cations on the conformational transitions of polynucleotide complexes Biochemistry 1974 13, N 12:2579–2589.
[13] Klump H. H. Energetics of order /order transition in nucleic acids Can. J. Chem 1988 66:804–811.
[14] Sorokin V. A., Valeev V. A., Gladchenko G. O., Degtyar M. V., Karachevtsev V. A., Blagoi Yu. P. Mg2+ ion effect on the conformational equilibrium of polyUpolyApolyU and polyApolyU in aqueous solutions Int. J. Biol. Macromol 2003 31:223–233.
[15] Sorokin V. A., Valeev V. A., Gladchenko G. O., Degtyar M. V., Andrus E. A., Karachevtsev V. A., Blagoi Yu. P. Mg2+ and Ni2+ ion effect on stability and structure of triple polyIpolyApolyI helix Int. J. Biol. Macromol 2005 35:201–210.
[16] Sorokin V. A., Valeev V. A., Gladchenko G. O., Degtyar M. V., Andrus E. A., Blagoi Yu. P., Karachevtsev V. A. Effect of Mg2+ ions on the stability of polyA/2polyU three-stranded helices in aqueous solutions. Macromol. Biosci. 2002; 2(4):155–162.
[17] Sorokin V. A., Valeev V. A., Usenko E. L. Ni2+ ion effect on conformational equilibrium of polynucleotides: polyApolyU, polyA and polyU under conditions close to physiological ones. Biopolym. Cell 2008 24, N 2:158–170.
[18] Higasi K., Baba H., Rembaum A. Quantum organic chemistry New York: Intersci. publ. A division of John Wiley & sons, 1965 379 p.
[19] Blagoi Yu. P., Gladchenko G. O., Nafie L. A., Freedman T. B., Sorokin V. A., Valeev V. A., He Ya. 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, N 5:275– 286.