Структурный и термодинамический анализ комплексообразования йодистого пропидия с дезокситетрануклеотидом 5-d(TpGpCpA) в водном растворе методом ¹Н-ЯМР спектроскопии

Abstract

В работе исследовано взаимодействие красителя фенантридинового ряда йодистого пропидия с самокомплементарным дезокситетрарибонуклеозидтрифосфатом 5'-d(TpGpCpA) в водно-соле­вом растворе методом одномерной и двухмерной ¹Н-ЯМР спектроскопии (500 МГц). Измерены концентрационные и температурные зависимости протонных химических сдвигов взаимодейству­ющих молекул. Рассмотрены различные модели образования комплексов молекул красителя с тетрануклеотидом, рассчитаны равновесные константы, свободные энергии AG, энтальпии АН и энтропии AS реакций образования комплексов состава 1:1, 2:1, 1:2 и 2:2. Выявлены особенности динамического равновесия комплексов различного типа в зависимости от соотношения концент­раций красителя и тетрануклеотида и температуры. Сделано заключение о преимущественной интеркаляции пропидия в пиримидин-пуриновые d(T-G)- и (1(С-А)-сайты тетрануклеотида. На основании рассчитанных значений индуцированных химических сдвигов для протонов красителя и данных 2M-NOESY определены наиболее вероятные пространственные структуры 1:2 и 2:2 комплексов пропидия с тетрануклеотидом. Проведен сравнительный анализ гигрометров комплек­сообразования фенантридиновых красителей йодистого пропидия и бромистого этидия, а также акридинового красителя профлавина с дезокситетрануклеотидом d(TGCA) в идентичных услови­ях растворителя

У роботі досліджено взаємодію барвника фенантридинового ряду йодистого пропідію з самокомплементарним дезокси- тетрарибонуклеозидтрифосфатом 5'-d(TpGpCpA) у водно-со­льовому розчині методом одномірної і двовимірної ¹Н-ЯМР спектроскопії (500 МГц). Виміряно концентраційні і темпера­турні залежності протонних хімічних зсувів взаємодіючих молекул. Розглянуто різні моделі утворення комплексів моле­кул барвника з тетрануклеотидом, розраховано рівноважні константи, вільної енергії AG, энтальпй АН і энтропй AS реакцій утворення комплексів складу 1:1, 2:1, 1:2 и 2:2. Виявлено особливості динамічної рівноваги комплексів різного типу в залежності від співвідношення концентрацій барвника і тетрануклеотиду та температури. Зроблено висновок сто­совно переважаючої інтеркаляції пропідію в піримідин-пуринові d(T-G)- и d(C-A)-caumu тетрануклеотиду. На основі розрахованих значень індукованих хімічних зсувів для протонів барвника і даних 2M-NOESY визначено найвірогідніші просто­рові структури 1:2 и 2:2 комплексів пропідію з тетранук­леотидом. Проведено порівняльний аналіз параметрів комп­лексоутворення фенантридиновых барвників йодистого про­підію і бромистого зтидію, а також акридинового барвника профлавіну з дезокситетрануклеотидом d(TGCA) за іден­тичних умов розчинника.

The interaction of phenantridine dye propidium iodide with self-complementary deoxytetraribonucleoside triphosphate 5'-d(TpGp-CpA) in aqueous salt solu.tj.on has been studied by one- and two-dimensional 500 MHz ¹H NMR spectroscopy. The concentration and temperature dependences of proton chemical shifts of the interacting molecules have been measured. Different schemes of complexation of propidium with the tetranucleotide have been analysed and the equilibrium constants, free energy AG, enthalpies A//, entropies AS of different reactions leading to the formation of 1:1, 1:2, 2:1, 2:2 complexes have been determined. The specific features of the dynamic equilibrium of different complexes as a function of the drug-tetranucleotide ratio and temperature have been examined. It is concluded that propidium intercalates preferentially to pyrimidine-purine d(T-G)- and d(C-A)-sites of the tetranucleotide sequence. The most favourable structures of 1:2 and 2:2 propidium-tetranucleotide complexes have been constructed using the calculated values of induced chemical shift of dye protons and 2D-NOE spectra. A comparative analysis of the complexation of phenantridine dyes, propidium iodide, ethidium bromide, and acridine dye proflavine with deoxytetranucleotide d(TGCA) under the same experimental conditions, has been made.