Hydration change on complexation of aromatic ligands with DNA: molecular dynamics simulations

Abstract

Aim. Analysis of the hydration changes at formation of DNA complexes with biologically active aromatic compounds (BAC): antibiotics actinomycin D, daunomycin, nogalamycin, novantrone and mutagens ethidium bromide and proflavine. Methods. Molecular dynamics simulations. Results. The hydration indexes for double-helical DNA and ligands in a free and complexed states were calculated. A critical analysis of modern ideas about changing water environment at binding of aromatic ligands to DNA was performed. Conclusions. It is shown that upon binding of aromatic BAC with DNA a significant (from 2.6 for novantrone to 13.1 for actinomycin D) liberation of water molecules out of hydration shells with the disruption of hydrogen bonds takes place.

Цель. Исследование изменения гидратации при образовании комплексов с ДНК ароматических биологически активных соединений (БАС): антибиотиков актиномицина D, дауномицина, ногаламицина, новантрона и мутагенов бромистого этидия и профлавина. Методы. Молекулярная динамика. Результаты. Вычислены гидратационные индексы для двуспиральной ДНК и лигандов в свободном состоянии и в составе комплекса. Проведен критический анализ современных представлений об изменении водного окружения при связывании с ДНК ароматических лигандов. Выводы. Показано, что при взаимодействии ароматических БАС с ДНК происходит значительное (от 2,6 для новантрона до 13,1 для актиномицина D) высвобождение молекул воды гидратных оболочек с разрывом водородных связей.

Мета. Дослідження зміни гідратації при утворенні комплексів з ДНК ароматичних біологічно активних сполук (БАС): антибіотиків актиноміцину D, дауноміцину, ногаламіцину, новантрону і мутагенів бромистого етидію і профлавіну. Методи. Молекулярна динаміка. Результати. Обчислено гідратаційні індекси для двоспіральної ДНК і лігандів у вільному стані та у складі комплексу. Проведено критичний аналіз сучасних уявлень щодо зміни водного оточення при зв’язуванні з ДНК ароматичних лігандів. Висновки. Показано, що при взаємодії ароматичних БАС з ДНК відбувається значне (від 2,6 для новантрону до 13,1 для актиноміцину D) вивільнення молекул води гідратних оболонок з розривом водневих зв’язків.