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

Հարթ քրոմոֆորով լիգանդների փոխազդեցությունը նուկլեինաթթուների հետ

Թորոսյան, Մարգարիտա Անդրեյի (2018) Հարթ քրոմոֆորով լիգանդների փոխազդեցությունը նուկլեինաթթուների հետ. PhD thesis, ԵՊՀ.

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

Download (663Kb) | Preview
    [img] PDF (Thesis)
    Available under License Creative Commons Attribution Non-commercial.

    Download (3069Kb)

      Abstract

      Одной из основных задач современной молекулярной биофизики является исследование особенностей взаимодействия низкомолекулярных биологически активных соединений - лигандов с нуклеиновыми кислотами (НК). Актуальность данного вопроса обусловлена тем, что многие антибиотики, канцерогены, мутагены оказывают свое действие путем прямого взаимодействия с нуклеиновыми кислотами (НК) (Chaires, 2008). Выяснению структуры, термодинамики и природы взаимодействия НК с биологически активными веществами посвящено огромное количество экспериментальных и теоретических работ (Карапетян et al., 1998, Chaires, 2008), где подробно представ¬лены результаты исследований основных закономерностей, характеризующих взаимодействие различных лигандов с НК. Среди этих лигандов особое место занимает противоопухолевый антрациклиновый антибиотик –митоксантрон, содержащий плоский хромофор с присоединенной к нему алифатической группой. Взаимодействие митоксантрона с ДНК исследовано сравнительно хорошо (Agarwal, et al, 2013), в то время как взаимодействие этого лиганда с РНК (А-форма), а также с неканоническими формами НК (Z-форма, квадруплексы) практически не изучено. Известно, что структурные параметры неканонических форм НК существенно отличаются от параметров B-формы, и поэтому такое отличие может иметь принципиальное значение в процессе комплексообразования митоксантрона с этими НК. Важным является также исследование совместного взаимодействия плоский хромофор содержащих лигандов с НК. Этот воп¬рос особенно важен с той точки зрения, что НК в клетке окружены различными соединениями, которые с ними могут связываться совместно как одинаковыми, так и различными механизмами. Цель и задачи исследования. Целью данной работы явиляется изучение взаимо-действия интеркалятора митоксантрона с двухцепочечными, четырехцепочечным poly(G) (квадруплекс) полирибонуклеотидами, определение термодинамических параметров комплексообразования, исследование совместного связывания интеркалирующих соединений митоксантрона и бромистого этидии (БЭ) с НК, а также учитывая уникальное строение митоксантронa и отличие его структуры от других интеркаляторов, выяснение его влияния на B→Z равновесие. միտոքսանտրոն, երկ և քառաշղթա նուկլեինաթթուներ, ինտերկալյացիա, կիսաինտերկալյացիա, BZ անցում: Ներկայացված ատենախոսության մեջ փորձարարականորեն ուսումնասիրվել են երկ և քառաշղթա նուկլեինաթթուների (ՆԹ) հետ հարթ քրոմոֆոր պարունակող լիգանդների (միտոքսանտրոնի և էթիդիումի բրոմիդի (ԷԲ)) փոխազդեցության առանձնահատկությունները, կախված կողմնային խմբերի կառուցվածքից: Բացահայտվել է, որ ի տարբերություն ԷԲ-ի (պարունակում է ցիկլային կողմնային խումբ) միտոքսանտրոնը (պարունակում է դրական լիցքավորված ալիֆատիկ խմբեր) երկշղթա poly(A)•poly(U) և poly(G)•poly(C) պոլիռիբոնուկլեոտիդների հետ փոխազդում է կիսաինտերկալացիայի մեխանիզմով: ՆԹ-ի հետ լիգանդների փոխազդեցության ջերմոդինամիկական պարամետրերը սովորաբար որոշվում են իզոթերմիկ միկրոկալորիմետրիայի մեթոդով, որը ծախսատար է և կապված է մի շարք դժվարությունների հետ: Ատենախոսության մեջ կապման ջերմադինամիկական պարամետրերը որոշվել են կապման իզոթերմերից քիչ ծախսատար և հեշտ հասանելի սպեկտրոֆոտոմետրիկ եղանակով: Փորձերի արդյունքները ցույց են տվել նաև, որ միտոքսանտրոնի խնամակցությունը [poly(G)]4 քառաշղթա կառուցվածքի նկատմամբ ավելի ուժեղ է (K=4,3•105 մոլ-1), քան poly(G)•poly(C) պելիռիբոնուկլեոտիդի (K=9,8•104 մոլ-1), սակայն ավելի թույլ է, քան ԴՆԹ-ի (K=5•104մոլ-1) նկատմամբ: Կապման հետևանքով համակարգի էնթալպիայի փոփոխության մեծությունը (ΔH≈-(5÷6) կկալ/մոլ) բացարձակ արժեքով փոքր է երկշղթա ԴՆԹ-ի հետ ԷԲ-ի կապման էնթալպիայի մեծությունից: ԴՆԹ-ի հետ միտքսանտրոնի և ԷԲ-ի փոխազդեցության ջերմադինամիկական պարամետրերի համեմատումը ցույց է տալիս, որ ԷԲ-ը կապվում է ինտերկալյացիայի եղանակով, իսկ միտոքսանտրոնը կիսաինտերկալյացիայի: Այս երևույթը հավանաբար պայմանավորված է երկշղթա պարույրի կապման տեղի երկրաչափության, համակարգի հիդրատացիայի, լիցքերի լոկալ խտության և կապման տեղերի մակածված փոփոխությունների հետ: Հալման դիֆերենցիալ կորերի և ՆԹ-ի կլանման տիրույթի տարբեր ալիքի երկարությունների տակ կատարված ուսումնասիրությունների միջոցով որոշվել է միտոքսանտրոնի խնամակցությունը GC-զույգ հիմքերի նկատմամբ: Ուսումնասիրվել է միտոքսանտրոնի ազդեցությունը աղի բարձր կոնցենտրացիայով (≈3,1 մոլ NaCl) հրահրված B⟶Z անցման պրոցեսի վրա: Բացահայտված է, որ միտոքսանտրոնը դանդաղեցնում է, դայց չի կասեցնում B⟶Z անցումը: Միտոքսանտրոնի և ԷԲ-ի երկշղթա ԴՆԹ-ի և poly(A)•poly(U) պոլիռիբոնուկլեոտիդների եռաբաղադրիչ կոմպլեքսների հալման պարամետրերի փոփոխությունները մատնանշում են ԷԲ-ի գերակայող ազդեցությունը հալման ջերմադինամիկական բնութագրերի վրա: mitoxantrone, double- and four-stranded nucleic acids, intercalation, semi-intercalation, BZ transition. In the presented dissertation the interaction peculiarities of ligands containing flat chromophore (mitoxantrone, and ethidium bromide (EtBr)) with double- and four-stranded nucleic acids (NA) depending on structure of side groups have been studied. It was revealed that in spite of EtBr (it contains cyclic side group), the mitoxantrone (it contains positively charged aliphatic groups) interacts with double-stranded poly(A)-poly(U) and poly(G)-poly(C) polyribonucleotides by the semi-intercalation mechanism. Thermodynamic parameters of the interaction of ligands with NA are usually determined by isothermic microcalorimetry method which requires more expenses and is connected with number of difficulties. By this reason in this work the binding thermodynamic parameters were determined by spectrophotometric mode from the obtained binding isotherms. The results of experiments also showed that the mitoxantrone affinity to [poly(G)]4 four-stranded structure is higher (K=4.3105 M-1), than to poly(G)-poly(C) polyribonucleotide (K=9.8104 M-1), but is weaker, than to DNA (K=5104 M-1). Due to the binding, the system enthalpy change value (H(56) kcal/M) is lower by its absolute value as compared to that of EtBr binding to double-stranded DNA by intercalation mode, which indicates the mitoxantrone binding by semi-intercalation mode. Comparison of the thermodynamic parameters of mitoxantrone and EtBr interaction with DNA showed that EtBr binds by intercalation mode and mitoxantrone – semi-intercalation mode. This phenomenon is probably conditioned by binding site geometry of double-stranded helix, system hydration, induced changes of local density of charges and form of binding sites.The mitoxantrone affinity to GC- bases pairs was determined by analysis of differential curves and of heterogeneous caef thimus DNA and studies of melting curves at different wavelengths in NA absorption interval. well as ZB transition process have been studied. Joint complex-formation of the mitoxantrone and EtBr with double-stranded DNA and poly(A)-poly(U) polyribonucleotides was studied and it was found out that due to the joint binding of two ligands, EtBr influence on the melting characteristics of double-stranded DNA and poly(A)-poly(U) polyribonucleotides prevails.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Interaction of ligands with flat chromophore with nucleic acids. Взаимодействие лигандов с плоским хромофором с нуклеиновыми кислотами.
      Uncontrolled Keywords: Torosyan Margarita A., Торосян Маргарита Андреевна
      Subjects: Biology
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 05 Oct 2018 13:18
      Last Modified: 08 Oct 2018 15:32
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/7696

      Actions (login required)

      View Item