Biopolym. Cell. 2014; 30(3):239-246.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.00089C
Молекулярна біофізика
Взаємодія 2'-дезоксигуанозину з цис-2-бутен-1,4-діалем: обчислювальний підхід до аналізу багатоступеневих хімічних реакцій
1, 2Святенко Л. К., 1, 3Горб Л. Г., 3Говорун Д. М., 1Лещинський Є.
  1. Міждисциплінарний центр нанотоксикології, кафедра хімії і біохімії, Державний університет Джексона,
    Джексон, штат Міссісіпі 39217, США
  2. Кіровоградський державний педагогічний університет імені Володимира Винниченка
    вул. Шевченка, 1, Кіровоград,, Україна, 25006
  3. Державна ключова лабораторія молекулярної і клітинної біології
    Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680

Abstract

цис-2-Бутен-1,4-діаль є мікросомним метаболітом фурану – промислово важливого хімікату, виявленого в сигаретному димі, забрудненому повітрі, а також, іноді, в консервованих або банкових продуктах. Його вважають потенційним канцерогеном для людини. Мета. Дослідити вплив цис-2-бутен-1,4-діалю на 2'-де- зоксигуанозин – модельний фрагмент ДНК. Методи. Оптимізацію структури учасників реакції, розрахунки спектральних параметрів і вільної енергії Гіббса виконано в програмі Gaussian09. Системи диференційних рівнянь для отримання кінетичних даних вирішували з використанням програми Mathcad15. Результати. Прогнозований механізм реакції цис-2-бутен-1,4-діалю з 2'-дезок- сигуанозином реалізується у чотири стадії, протягом яких утворюються чотири діастереоізомерних первинних адукти, та наступної п’ятистадійної трансформації, каталізованої основами, первинних адуктів у вторинні. Розраховано кінетику реакції, що дозволяє визначати зміни концентрації будь-якого учасника реакції. Висновки. За фізіологічних умов взаємодія між цис-2-бутен-1,4-діалем і 2'-дезоксигуанозином призводить до утворення стабільного адукта, який може відповідати за генотоксичність фурану.
Keywords: фуран, ДНК, ДФТ, механізм, кінетика
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] U. S. Department of Health and Human Services. Public Health Service. National Toxicology Program. Report on carcinogens. Twelfth Edition. Washington, DC, 2011; 499 p.
[2] Exploratory Data on Furan in Food: Individual Food Products. U. S. Food and Drug Administration, 2008.
[3] Chen LJ, Hecht SS, Peterson LA. Identification of cis-2-butene-1,4-dial as a microsomal metabolite of furan. Chem Res Toxicol. 1995;8(7):903-6.
[4] Marinari UM, Ferro M, Sciaba L, Finollo R, Bassi AM, Brambilla G. DNA-damaging activity of biotic and xenobiotic aldehydes in Chinese hamster ovary cells. Cell Biochem Funct. 1984;2(4):243-8.
[5] Gingipalli L, Dedon PC. Reaction of cis- and trans-2-Butene-1,4-dial with 2'-deoxycytidine to form stable oxadiazabicyclooctaimine adducts. J Am Chem Soc. 2001;123(11):2664-5.
[6] Byrns MC, Predecki DP, Peterson LA. Characterization of nucleoside adducts of cis-2-butene-1,4-dial, a reactive metabolite of furan. Chem Res Toxicol. 2002;15(3):373–9.
[7] Byrns MC, Vu CC, Peterson LA. The formation of substituted 1,N6-etheno-2'-deoxyadenosine and 1,N2-etheno-2'-deoxyguanosine adducts by cis-2-butene-1,4-dial, a reactive metabolite of furan. Chem Res Toxicol. 2004;17(12):1607-13.
[8] Sviatenko L, Gorb L, Hovorun D, Leszczynski J. Interaction of 2'-deoxyadenosine with cis-2-butene-1,4-dial: computational approach to analysis of multistep chemical reactions. J Phys Chem A. 2012;116(9):2333-42.
[9] Frisch MJ, Trucks GW, Schlegel HB, Scuseria GE, Robb MA, Cheeseman JR, et al. Gaussian 09, Revision A.01, Gaussian Inc., Wallingford, CT, 2009.
[10] Zhao Y, Truhlar DG. Density functionals with broad applicability in chemistry. Acc Chem Res. 2008;41(2):157-67.