АНОТАЦІЯ
Рогова О.В. Фізичні механізми комплексоутворення біологічно активних ароматичних речовин із фрагментами ДНК різної структурної організації. – Рукопис.
Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 03.00.02 – біофізика. – Севастопольський національний технічний університет м. Севастополь, 2005.
Вивчено механізми комплексоутворення біологічно активних ароматичних речовин з дезоксиолігонуклеотидами різної вторинної структури (мономерна, дуплексна і шпилькова форми ДНК). Для визначення параметрів комплексів, використані методи одно- і двомірної спектроскопії ЯМР (500/600 МГц). Розрахунок просторових структур виконаний методами молекулярної механіки з використанням програми X-PLOR. Досліджено комплексоутворення феноксазонового антибіотика ActII з тетрануклеотидом 5’-d(TpGpCpА), антрациклинового антибіотика дауноміцину з гексануклеотидом 5’-d(GpCpApTpGpС). Проведено порівняльний аналіз взаємодії бромистого етидія з гептануклеотидом d(GpCpGpApApGpС), що утворює у розчині стабільну шпилькову структуру, і одноланцюговим тетрануклеотидом d(GpApApG), що є складовим елементом нуклеотидної послідовності гептамера. Показано, що одноланцюгові несамокомплементарні олігонуклеотиди однакового нуклеотидного складу з петлею шпильки, можуть бути використані як модельні системи для дослідження комплексоутворення лігандів зі шпильковими структурами у водному розчині.
Зроблено висновки про специфіку взаємодії лігандів із фрагментами ДНК різної структурної організації, про особливості використання методик ЯМР для аналізу структур досліджених олігомерів і їхніх комплексів з біологічно активними речовинами.
Ключові слова: шпилька, дуплекс, одноланцюгова ДНК, ЯМР-спектроскопія, дезоксиолігонуклеотиди, комплексоутворення, дауноміцин, похідні актиноміцину D, бромистий етидій.
АННОТАЦИЯ
Рогова О.В. Физические механизмы комплексообразования биологически активных ароматических веществ с фрагментами ДНК различной структурной организации. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 03.00.02 – биофизика. – Севастопольский национальный технический университет г. Севастополь, 2005.
Изучены механизмы комплексообразования биологически активных ароматических веществ с дезоксиолигонуклеотидами различной вторичной структуры (мономерная, дуплексная и шпилечная формы ДНК). Для определения параметров комплексов, использованы методы одно- и двумерной спектроскопии ЯМР (500/600 МГц). Расчет пространственных структур выполнен методами молекулярной механики с использованием программы X-PLOR. Исследовано комплексообразование феноксазонового антибиотика ActII с тетрануклеотидом 5’-d(TpGpCpA), антрациклинового антибиотика дауномицина с гексануклеотидом 5’-d(GpCpApTpGpC). Проведен сравнительный анализ взаимодействия бромистого этидия с гептануклеотидом d(GpCpGpApApGpC), образующим в растворе стабильную шпилечную структуру, и одноцепочечным тетрануклеотидом d(GpApApG), являющимся составным элементом нуклеотидной последовательности гептамера. Показано, что одноцепочечные несамокомплементарные олигонуклеотиды одинакового нуклеотидного состава с петлей шпильки, могут быть использованы в качестве модельных систем для исследования комплексообразования лигандов со шпилечными структурами в водном растворе.
Сделаны выводы о специфике взаимодействия лигандов с фрагментами ДНК различной структурной организации, об особенностях использования методик ЯМР для анализа структур исследованных олигомеров и их комплексов с биологически активными веществами.
Ключевые слова: шпилька, дуплекс, одноцепочечная ДНК, ЯМР-спектроскопия, дезоксиолигонуклеотиды, комплексообразование, дауномицин, производные актиномицина D, бромистый этидий.
SUMMARY
Rogova O.V. Physical mechanisms of complexation of biologically active aromatic compounds with DNA fragments of different secondary structure. – Manuscript.
Thesis for a Candidate’s degree of Physical and Mathematical Sciences in Biophysics - Speciality 03.00.02, Sevastopol National Technical University, Sevastopol, 2005.
Molecular mechanisms of complexation of biologically active aromatic compounds with DNA fragments of different secondary structures (single-stranded, duplex and hairpin forms) have been investigated. Experimental NMR data (1D and 2D-NMR spectroscopy, 500/600 MHz), have been used for determination of the structural and thermodynamical parameters of molecular complexes in aqueous solution. The spatial structures of the molecular complexes have been calculated by molecular mechanics methods using X-PLOR software.
Complexation of synthetic phenoxazone compound actinocyl-bis-(2-dimethylaminoethyl) amide (ActII) with self-complementary deoxytetranucleotide 5′-d(TpGpCpA) in aqueous salt solution has been studied by 2D-NOESY spectroscopy. Analysis of intermolecular NOE-contacts enables to conclude that ActII preferentially intercalates into the terminal d(TG)-site of the tetranucleotide duplex. The most favourable spatial structures of intercalated ActII-d(TpGpCpA) complexes have been constructed using 2D-NOESY data.
The self-association of self-complementary deoxyhexanucleotide 5′-d(GpCpApTpGpC) and its complexation with antitumor antibiotic daunomycin have been investigated in aqueous salt solution (0.1 M phosphate buffer, pD 7.1). Measurements of the concentration and temperature dependences of chemical shifts of nonexchangeable protons of deoxyhexanucleotide and daunomycin have been used to calculate the equilibrium constants and thermodynamical parameters (ΔH and ΔS) of d(GCATGC)2 duplex formation and complexation of the hexamer with the antibiotic. Based on the analysis of the proton chemical shifts of the hexamer at small concentrations and at relatively low temperatures, it has been concluded that the hexamer d(GCATGC) forms a compact structure (similar to a hairpin) in aqueous solution. The spatial structures of the hairpin and the intercalated complex of daunomycin with the duplex of the hexamer d(GCATGC)2 have been determined by molecular mechanics methods using X-PLOR software.
Comparative analysis of the thermodynamical parameters of interaction of phenanthridine dye, ethidium bromide (EB) with deoxyheptanucleotide d(GpCpGpApApGpC), capable to form a hairpin structure, and a single-stranded deoxytetranucleotide d(GpApApG), being a component element of the heptamer sequence, has been made using 1Н NMR spectroscopy.
The calculated enthalpy of complexation of EB with single-stranded tetranucleotide d(GAAG) is similar, within the error limits, with the Н value of complex formation between the dye molecule and the hairpin loop d(GAA). Analysis of the obtained results enables to conclude that single-stranded non-self-complementery oligonucleotides of the same nucleotide content as in the hairpin loop may be used as model systems for investigation of complexation of aromatic ligands with hairpin structures in solution. Distinctive features of complexation of biologically active compounds with DNA fragments of different length and secondary structures have been discussed.
Key words: hairpin, duplex, single-stranded DNA, NMR-spectroscopy, deoxyoligonucleotides, complexation, daunomycin, derivates of actinomycin D, ethidium bromide.
Наукове видання
РОГОВА Ольга Валентинівна
“Фізичні механізми комплексоутворення біологічно активних ароматичних речовин із фрагментами ДНК різної структурної організації”
Підписано до друку 15.01.2005р. Формат 60х90 1/16
Друк офсетний. Умовн.-др.арк. 1.0.
Тираж 100 прим. Зам. №1
Видавництво “СевНТУ”, Севастополь, 53, Стрілецька бухта, Студмістечко, НМЦ
| 
