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

Взаимодействие лигандов интеркаляторов с ДНК

Антонян, Ара Петикович (2017) Взаимодействие лигандов интеркаляторов с ДНК. Doctor of Sciences thesis, ЕГУ.

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

Download (1614Kb) | Preview
    [img] PDF (Thesis)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (3455Kb)

      Abstract

      Интерес к изучению процессов, протекающих с участием ДНК, обусловлен их прикладным значением и возможностью использования в различных областях науки и промышленных технологиях. При этом, существенную роль играет конформационная подвижность ДНК, поскольку ее пространственная структура важна для реализации того или иного процесса (Graves, Velea, 2001, Франк-Каменецкий, 2004). Каждая конформация ДНК характеризуется определенным значением плотности заряда, трехмерной структурой, жесткостью, а также природой и составом растворителя, присутствием других молекул или атомов. ДНК является заряженной макромолекулой, что, при ее взаимодействии с малыми молекулами, может способствовать поиску способа направленного влияния на ее свойства и функции, поэтому, исследования по взаимодействию ДНК и малых молекул важны для решения проблемы направленного синтеза новых низкомолекулярных соединений, применяющихся в фармакологии и медицине. Являясь достаточно жестким и заряженным полимером, ДНК представляет собой уникальный объект исследования не только из-за высокой биологической ценности. В водном растворе высокомолекулярная двуспиральная ДНК приобретает высокую степень свободы и может вести себя как статистический клубок, в то время как в ядре клетки она находится в конденсированном состоянии, которое обеспечивается за счет взаимодействия с катионными группами гистонов и ионами металлов, подавляющих электростатическое отталкивание заряженных групп макромолекулы. Тем не менее, конденсированное состояние ДНК не препятствует ее активному участию в различных биологических процессах, поскольку она может обратимо переходить из конденсированного в относительно свободное состояние. Эта способность ДНК переходить в компактное состояние с сохранением своей вторичной структуры является важнейшим свойством, необходимым для ее функционирования. Աշխատանքում զարգացվել է ԴՆԹ-ի հետ որոշ լիգանդների (էթիդիումի բրոմիդ (ԷԲ), ակտինոմիցին Դ (ԱՄԴ)) կոմպլեքսների կոոպերատիվ փոխարկումների տեսություն, որում հաշվի է առնվում ԴՆԹ-ի տարբեր ձևերի հետ լիգանդների կապման կամայական թվով եղանակների հնարավորությունը: Ստացված են արտահայտություններ, որոնք նկարագրում են ԴՆԹ-լիգանդ կոմպլեքսների հալման բնութագրերի փոփոխության բազմահարաչափային կախվածությունը լիգանդի կոնցենտրացիայից և թույլ են տալիս որոշելու այդ կոմպլեքսների թերմոդինամիկ մեծությունները, ինչպես նաև կոմպլեքսների բնափոխման աստիճանը և համահարաբերակցական երկարությունը: Զարգացված տեսությունը թույլ է տալիս նաև բացահայտելու կապման այնպիսի եղանակներ, որոնք քողարկված են այլ եղանակներով, ինչպես նաև բազմաթիվ լիգանդներից հայտնաբերել և առանձնացնել այնպիսիք, որոնք հանդիսանում են բազմաբնույթ: Զարգացված տեսությունը նաև ի հայտ է բերում միաշղթա ԴՆԹ-ի հետ ԷԲ-ի փոխազդեցության բազմաթիվ եղանակներ և հնարավորություն է ընձեռում տեսականորեն հաշվարկելու կապման այդ եղանակներին համապատասխանող թերմոդինամիկ պարամետրերը: Բացի այդ, առաջարկված տեսության կարևոր դրույթներից մեկն այն է, որ մեկ տիպի լիգանդի բազմաթիվ եղանակներով փոխազդեցությունը չի հանդիսանում տարբեր լիգանդների մեկ, իրարից տարբեր եղանակներով փոխազդեցության հանրագումար: ԴՆԹ-ի հետ լիգանդների բազմաբնույթ փոխազդեցության փորձարարական տվյալների վերլուծությունը լիգանդների բազմաբնույթ կապման տեսության միջոցով թույլ է տալիս բացահայտելու այն գործոնները, որոնց պայմաններում տվյալ լիգանդը դրսևորում է կամ չի դրսևորում կապման բազմաբնույթ հատկություններ: This work has been prepared to develop a theory of cooperative transitions of complexes of some ligands (ethidium bromide (EtBr), actinomycin D (AMD)) with DNA, in which the possibility of arbitrary number of the binding modes of ligands to various forms of DNA has been considered (theory of multimodal binding of ligands with DNA - MBL theory). The expressions obtained describe the multiparametric dependence on ligand concentration as melting parameters of the DNA-ligand complexes change, and enable to determine the thermodynamic values of these complexes as well as the degree of denaturation of complexes and the length of correlation. The developed theory also allows to identify such modes of binding which are hidden by other modes as well as to reveal and separate multimodal ligands among others. The MBL theory also permits revealing the interaction of multimodal ligands with single-stranded DNA by more than one modes and theoretically calculating the thermodynamic parameters that correspond to these binding modes. One of the important conclusions of the developed theoretical model is that the binding of one type ligand to DNA by several modes simultaneously does not result in the binding of different ligands by one mode differing from others. The analysis of experimental data of multimodal interaction of ligands with DNA through the MBL theory allows identifying the factors in the presence of which the given ligand either shows or does not show multimodal properties of the binding. Particularly, the obtained data showed that EtBr is not only a classical intercalator, but can also be considered a classical representative of the multimodal ligand. This can be supported by the fact that ionic strength or pH of the solution do not affect the appearing of the binding modes of this ligand to DNA. Moreover, EtBr multimodal interaction takes place in the presence of other ligands, as well. The analogous analysis of experimental data obtained for intercalator-ligand methylene blue (MB) complexes with DNA indicates that multimodal interaction property of this ligand depends on the solution ionic strength.

      Item Type: Thesis (Doctor of Sciences)
      Additional Information: ԴՆԹ-ի հետ ինտերկալյատոր լիգանդների փոխազդեցությունը: Interaction of intercalator ligands with DNA.
      Uncontrolled Keywords: Անտոնյան Արա Պետիկի, Antonyan Ara
      Subjects: Biology
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 31 Oct 2017 15:27
      Last Modified: 14 Nov 2017 10:48
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/5866

      Actions (login required)

      View Item