Biopolym. Cell. 1998; 14(2):117-126.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.0004C3
Структура та функції біополімерів
Дослідження комплексоутворення акридинового барвника профлавіну з дезокситетрарибонуклеозидтрифосфатом 5'-d(TpGpCpA) у водному розчині методом 1Н-ЯМР спектроскопії
1Ітон Р. Д., 1Веселков Д. О., 2Димант Л. М., 2Барановський С. Ф., 2Осетров С. Г., 1Девіс Д. Б., 2Веселков О. М.
  1. Беркбек колледж Лондонского университета
    Малет-стрит, Лондон WC1E 7НХ, Великобритания
  2. Севастопольський національний технічний университет
    вул. Університетська, 33, Севастополь, Україна, 99053

Abstract

Досліджено взаємодію барвника акридинового ряду про флавіну з самокомплементарним дезокситетрарибонуклеозидтрифосфатом 5' -d(TpGpCpA) у водно-сольовому розчині методом одно- і двомірної 1Н-ЯМР спектроскопії (500 МГц). Виміряно концентраційні і температурні залежності протонних хімічних зсувів взаємодіючих молекул Розглянуто різні моделі утворення комплексів молекул барвника з тетрануклеотидом, розраховано рівноважні константи, ентальпії ΔН та ентропії ΔS реакцій утворення комплексів складу 1:1, 2:1, 1:2, 2:2. Виявлено особливості динамічної рівноваги комплексів різного типу в залежності від співвідношення концентрацій барвника і тетрануклеотиду. Зроблено висновок про переважну інтеркаляцію профлавіну у піримідин-пуринові TG- і СА-сайти тетрануклеотиду. Порівняння закономірностей інтеркаляційної взаємодії профлавіну та дослідженого раніше фенантридинового барвника бромистого етидію засвідчило, що інтенсивність селективного зв'язування ароматичних лігандів з піримидин-пуриновими сайтами дезокситетрануклеотидів залежить від їх складу і виду основ, фланкуючих місця посадки ліганда. Базуючись на розрахованих значеннях індукованих хімічних зсувів для протонів барвника та даних 2M-NOESY, визначено найвірогідніші просторові структури 1:2 і 2:2 комплексів профлавіну з тетрануклеотидом.
Повний текст: (PDF, російською)

References

[1] Gale EE, Cundliffe E, Reynolds PE et al. The molecular basis of antibiotic action. London: John Wiley, 1981. 500 p.
[2] Reinhardt CG, Krugh TR. A comparative study of ethidium bromide complexes with dinucleotides and DNA: direct evidence for intercalation and nucleic acid sequence preferences. Biochemistry. 1978;17(23):4845-54.
[3] Feigon J, Leupin W, Denny WA, Kearns DR. Binding of ethidium derivatives to natural DNA: a 300 MHz 1H NMR study. Nucleic Acids Res. 1982;10(2):749-62.
[4] 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.
[5] 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.
[6] 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.
[7] Davies DB, Veselkov AN. Structural and thermodynamical analysis of molecular complexation by 1H NMR spectroscopy. Intercalation of ethidium bromide with the isomeric deoxytetranucleoside triphosphates 5?-d(GpCpGpC) and 5?-d(CpGpCpG) in aqueous solution. Faraday Trans. 1996;92(19):3545-57.
[8] Davies DB, Karawajew L, Veselkov AN. 1H-NMR structural analysis of ethidium bromide complexation with self-complementary deoxytetranucleotides 5'-d(ApCpGpT), 5'-d(ApGpCpT), and 5'-d(TpGpCpA) in aqueous solution. Biopolymers. 1996;38(6):745-57.
[9] Veselkov AN, Devis D, Dymant LN, Parkes H. Studies of the interaction proflavine tetra deoxy ribonucleoside triphosphates d (GpCpGpC) by H-NMR spectroscopy. Mol Biol (Mosk). 1991. 26(6): 1504-16.
[10] Veselkov AN, Davies D, Djimant LN, Pakes H. Investigation of proflavine interaction with deoxytetraribonucleoside triphosphate 5'-d(ApGpCpT) in aqueous solution by the method of one- and two-dimensiobal 1H-NMR spectroscopy. Biofizika. 1992;37(1):23-33.
[11] Veselkov AN, Zavyalova OS, Djimant LN, Davies D. [Analysis of complexation of ethidium bromide with self-complementary deoxyriboanucleotide 5'-d(TGCA) by the 1H-NMR] Zh Fiz Khim. 1996; 70(9):1617-24.
[12] Albert A. The Acridines. London: Edward Arnold Publ. Ltd., 1966. 604 p.
[13] Veselkov AN, Dymant LN, Kodintsev VV, Lisiutin VA, Parkes H, Davies D. [Self-association of deoxytetraribonucleoside triphosphates d(TpGpCpA) in an aqueous solution by 1H NMR spectroscopy]. Biofizika. 1995;40(2):283-92.
[14] Veselkov AN, Djimant LN, Karawajew L, Kulikov EL. Investigation of the aggregation of acridine dyes in aqueous solution by proton NMR. Stud Biophys. 1985;106(3):171-80.
[15] Nelson JW, Tinoco I Jr. Intercalation of ethidium ion into DNA and RNA oligonucleotides. Biopolymers. 1984;23(2):213-33.
[16] McGhee JD, von Hippel PH. Theoretical aspects of DNA-protein interactions: Co-operative and non-co-operative binding of large ligands to a one-dimensional homogeneous lattice. J Mol Biol. 1974;86(2):469–89.
[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] Poltev VI, Teplukhin AV. [Base interaction and conformation manifestations of repetitive nucleotide sequences]. Mol Biol (Mosk). 1987;21(1):102-15.
[19] Poltev VI, Teplukhin AV. Conformational implications of some nucleotide sequences. Int J Quant Chem. 1989;35(1):91–102.
[20] Dickerson RE. Definitions and nomenclature of nucleic acid structure parameters. J Biomol Struct Dyn. 1989;6(4):627–34.
[21] Neidle S, Achari A, Taylor GL, Berman HM, Carrell HL, Glusker JP, Stallings WC. Structure of a dinucleoside phosphate--drug complex as model for nucleic acid--drug interaction. Nature. 1977;269(5626):304-7.
[22] Berman HM, Neidle S, Stodola RK. Drug-nucleic acid interactions: conformational flexibility at the intercalation site. Proc Natl Acad Sci U S A. 1978;75(2):828-32.
[23] Searle MS. NMR studies of drug-DNA interactions. Prog Nucl Magn Reson Spectrosc. 1993; 25(5): 403-480.
[24] Pritchard NJ, Blake A, Peacocke AR. Modified intercalation model for the interaction of amino acridines and DNA. Nature. 1966;212(5068):1360-1.
[25] Kapuscinsky J, Darzynkiewiecz Z. Intercalation of acridine drugs with single-stranded DNA. J Biomol Struct Dyn. 1987; 5: 127-143.
[26] Davies DB, Baranovsky SF, Veselkov AN. Structural and thermodynamical analysis of drug binding to single-stranded DNA oligomers Self-association of non-self-complementary deoxytetranucleotides of different base sequence and their complexation with ethidium bromide in aqueous solution. Faraday Trans. 1997;93(8):1559–72.
[27] Veselkov AN, Devis D, Dymant LN. [Thermodynamic analysis of the interaction of the acridine dye proflavin with deoxytetranucleotides with various base sequences from (1)H-NMR data]. Mol Biol (Mosk). 1992;26(4):780-92.
[28] Ross PD, Subramanian S. Thermodynamics of protein association reactions: forces contributing to stability. Biochemistry. 1981;20(11):3096-102.
[29] Reinert KE. Anthracycline-binding induced DNA stiffening, bending and elongation; stereochemical implications from viscometric investigations. Nucleic Acids Res. 1983;11(10):3411-30.
[30] Veselkov AN, Zavyalova OS, Dymant LN et al. Analysis of phenatridine ethidium bromide dye complexation with deoxytetranucleotides 5'-(TpGpCpA). Zh Fiz Khim. 1997; 71(1): 24-29.