Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

ԴՆԹ-ի A-ձևի հետ պորֆիրինների փոխազդեցության առանձնահատկությունները

Ավետիսյան, Անի Արթուրի (2016) ԴՆԹ-ի A-ձևի հետ պորֆիրինների փոխազդեցության առանձնահատկությունները. PhD thesis, ԵՊՀ.

[img] PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (895Kb)
    [img] PDF (Thesis)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (3507Kb)

      Abstract

      В последние годы наблюдается большой интерес к исследованию комплексов порфирин-ДНК. Порфирины и особенно их металлопроизводные, широко рапространены в природе. Они обладают сильно выраженными противогрибковыми, противовирусными, и антибактериальными свойствами. Благодаря своей способности накапливаться в опухолевых клетках, многие порфирины применяются в онкологической практике в качестве диагностического теста обнаружения формы опухоли (Dougherty T.J. et. al. 1998, Sun R.W .et. al.2010). Изучению взаимодействия порфиринов с ДНК посвящено очень много работ. Установлено, что они могут связываться с ДНК несколькими механизмами: интеркаляция и два типов внешнего связывания (Fiel R.J., et al., 1979, Pasternack R.F. et al.,1996). Однако все результаты и выводы, касающиеся механизмов взаимодействия порфиринов с ДНК, были получены для уотсон-криковской В-формы ДНК. Но в зависимости от условий среды ДНК может находиться в других конформациях, например, в условиях низкой относительной влажности она принимает А-форму. Этой форме долго на придавали значения, поскольку она возникала не при физиологических условиях. Однако когда было установлено, что в клетке двуспиральные РНК и ДНК-РНК гибриды (образующиеся при транскрипции и репликации) всегда находятся в А-форме, а в процессе деления клетки двойная спираль ДНК тоже переходит в А-форму, А-конформация двойной спирали ДНК получила биологическую значимость. Поскольку опухолевые клетки, которые в первую очередь атакуются противоопухолевыми препаратами, почти непрерывно находятся в стадии деления, то и ДНК в таких клетках достаточно часто находится в А-форме. С этой точки зрения задача исследования особенностей взаимодействия потенциально противоопухолевых порфиринов с А-формой ДНК весьма актуальна. В литературе есть несколько работ, посвященных исследованию взаимодействия порфиринов с синтетическими РНК-овыми полинуклеотидами, в которых на основании термодинамического анализа экспериментальных данных делаются выводы о механизмах связывания порфиринов с определенными нуклеотидными последовательностями (Bennett et al., 2000, A. Ghazaryan et al., 2006). Что касается проблемы исследования взаимодействия порфиринов с А-формой высокомолекулярной ДНК, то до сих пор она не рассматривалась. В данной работе впервые исследовалось взаимодействие с А-формой ДНК водорастворимых мезо-тетра-(4N-оксиэтил¬пиридил) порфирина (TOEPyP4) и его Cu(II)- и Co(II)-содержащих производных (CuTOEPyP4 и СоTOEPyP4), проводилось сравнение с их взаимодействием с В-формой ДНК. Были исследованы термодинамика и механизмы связывания этих порфиринов с ДНК при различных ионных силах и концентрациях двухвалентных ионов Мn2+. Հանգուցային բառեր` ԴՆԹ, կոնֆորմացիա, պորֆիրին, փոխազդեցության մեխանիզմներ, ինտերկալյացիա, պարույր-կծիկ անցում, իոնական ուժ, թերմոդինամիկական պարամետրեր: Ներկայացվող ատենախոսության մեջ ուսումնասիրված է բարձր կենսաբանական ակտիվությամբ օժտված կատիոնային մեզո-տետրա-[4N-օքսիէթիլպիրիդիլ] պորֆիրինի (TOEPyP4) և նրա Cu(II)-, Co(II)- մետաղական ածանցյալների (CuTOEPyP4 և СоTOEPyP4) փոխազդեցության առանձնահատկությունները ԴՆԹ-ի A-ձևի հետ, ինչպես նաև իրականացվել է այդ փոխազդեցությունների համեմատական ուսումնասիրությունը В-ԴՆԹ-ի հետ: Առաջին անգամ իրականացվել է A-ԴՆԹ-ի հետ TOEPyP4, CuTOEPyP4 և СоTOEPyP4 պորֆիրինների փոխազդեցութան ամբողջական ջերմադինամիկական ուսումնասիրություն: Ցույց է տրվել, որ A- և В- ձևի ԴՆԹ- երի հետ ուսումնասիրվող պորֆիրինների փոխազդեցության ազատ էներգիան պրակտիկորեն նույնն է: Ցույց է տրվել, որ գոյություն ունի որոշակի կապ ջերմադինամիկական պարամետրերի և փոխազդեցության մեխանիզմների միջև: Հաստատվել է, որ էնթալպիայի բացասական փոփոխությունը բնորոշ է փոխազդեցության ինտերկալյացիոն մեխանիզմին, իսկ արտաքին փոխազդեցությանը բնորոշ են էնթալպիայի(ΔH) դրական փոփոխությունը և էնտրոպիայի(ΔS) մեծ արժեքները: Ուսումնասիրվել են ԴՆԹ-պորֆիրին փոխազդեցության մեխանիզմները՝ կախված միջավայրի իոնական ուժից: Ցույց է տրվել, որ իոնական ուժի մեծացումը բերում է ԴՆԹ - պորֆիրին կոմպլեքսների կապման հաստատունների փոքրացմանը: Հաստատվել է, որ [Na+] իոնների կոնցենտրացիայի աճը ուղեկցվում է TOEPyP4 և CuTOEPyP4 պորֆիրինների փոխազդեցության ինտերկալյացիոն մեխանիզմի թուլացմամբ, և ավելի հավանական է դառնում արտաքին փոխազդեցության մեխանիզմը, մինչդեռ СоTOEPyP4 պորֆիրինի փոխազդեցության մեխանիզմը ԴՆԹ-ի հետ (արտաքին կապում) թույլ է կախված իոնական ուժից: Keywords: DNA, conformation, porphyrin, binding mechanism, intercalation, helix-coil transition, ionic strength, thermodynamic parameters. The specific features of the interaction of the cationic meso-tetra-[4N-oxyethylpyridyl] porphyrin (TOEPyP4) and its Cu(II)- and Co(II)-derivitives (CuTOEPyP4 and СоTOEPyP4) with A-conformation of DNA are presented in the dissertation. A comparative study of the interaction of porphyrins with B-form of DNA was carried out as well. For the first time the complete thermodynamic study of the interaction of TOEPyP4, CuTOEPyP4 and СоTOEPyP4 porphyrins with A-DNA was obtained. It was shown that the free energy of interaction of porphyrins with A- and B-forms of DNA is the same for all the investigated porphyrins. The correlation between thermodynamic parameters and the binding mode of the porphyrins to DNA was established. This correlation reflects that the negative binding enthalpy (ΔH) is characterized by an intercalation mode, while the positive enthalpy (ΔH) and the large values of the entropy(ΔS) are characterized by an external binding mode. We have also studied the dependence of the interaction of these porphyrins with DNA on the ionic strength of the solution. Increasing the ionic strength of the solution leads to a decrease in the value of the binding constants of the investigated porphyrin-DNA complexes. It was shown that increasing the concentration of [Na+] ions is accompanied by the weakening of the mechanism of intercalation for TOEPyP4 and CuTOEPyP4 porphyrins and the second mechanism, external binding mode, becomes more probable, while СоTOEPyP4-DNA interaction (external binding mode) is weakened depending on the ionic strength. The features of the interaction of (Cu(II)- and Co(II)-) porphyrins with DNA in the presence of [Mn2+] ions were studied. It was shown that Cu(II)-porphyrin interacts by two modes of interactions: intercalation and external binding mode. Despite the existence of an axial ligand at low relative concentrations of Co(II)-porphyrin, a semi-intercalation mechanism occurs, when peripheral groups of porphyrin penetrate between the neighboring base pairs of DNA, while at relatively high concentrations only an external binding mode remains.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: ԴՆԹ-ի A-ձևի հետ պորֆիրինների փոխազդեցության առանձնահատկությունները: The features of the interaction of the porphyrins with A-conformation of DNA.
      Uncontrolled Keywords: Ավետիսյան Անի Արթուրի, Avetisyan Ani
      Subjects: Biology
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 19 Oct 2016 10:24
      Last Modified: 24 Oct 2016 12:34
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/3639

      Actions (login required)

      View Item