Спектрофотометрическое исследование механизмов связывания аналогов цитидина и бромистого этидия с ДНК

Abstract

Для выяснения механизмов связывания цитидина и его биологически активных производных с ДНК исследовано их взаимодействие с ДНК в присутствии интеркалятора бромистого этидия (ЭБ). Проведен спектрофотометрический анализ электронных спектров поглощения смесей ЭБ–ДНК в присутствии цитидина и его аналогов в широкой области длин волн и концентраций ДНК. Аналоги цитидина, содержащие дополнительный атом азота в гетероцикле (6AZC, AZAfur и AZAxyl), конкурируют с ЭБ за места связывания на ДНК. Константы ассоциации и параметры мест связывания образующихся комплексов для этих производных рассчитаны с помощью программ оптимизации спектров поглощения смесей ЭБ–ДНК–нуклеозид COMP и DALSMOD. Немодифицированные по цитозиновому кольцу нуклеозиды (цитидин и Ara-C) не являются конкурентами ЭБ за места связывания на ДНК, однако в их присутствии изменяются концентрационные зависимости кривых титрования ЭБ в области низких концентраций ДНК. Это можно объяснить влиянием упомянутых нуклеозидов на структурные или конформационные изменения матрицы ДНК в присутствии ЭБ в области низких значений P/DЭБ, где P/DЭБ – отношение общих концентраций ДНК и ЭБ.

Для з’ясування механізмів зв’язування цитидину і його біологічно активних похідних з ДНК досліджено їхню взаємодію з ДНК у присутності інтеркалятора бромистого етидію (ЕБ). Здійснено детальний спектрофотометричний аналіз електронних спектрів поглинання сумішей ЕБ–ДНК за присутності цитидину і його аналогів у широкій області довжин хвиль і концентрацій ДНК. Аналоги цитидину, що містять додатковий атом азоту у гетероциклі (6AZC, AZAfur та AZAxyl), конкурують з ЕБ за місця зв’язування на ДНК. Константи асоціації і величини місць зв’язування утворюваних комплексів для цих похідних розраховано нами за допомогою програм оптимізації спектрів поглинання сумішей ЕБ–ДНК–нуклеозид COMP та DALSMOD. Немодифіковані по цитозиновому кільцю нуклеозиди (цитидин та Ara-C) не є конкурентами ЕБ за місця зв’язування на ДНК, але у їхній присутності змінюється характер концентраційних залежностей кривих титрування в області низьких концентрацій ДНК. Це можна пояснити впливом зазначених нуклеозидів на структурні та конформаційні зміни матриці ДНК за присутності ЕБ в області низьких значень P/DЕБ, де P/DEБ – відношення загальних концентрацій ДНК та EБ.

To study the mechanisms of cytidine and its biologically active analogues binding to DNA we analyzed the binding of these ligands to the DNA in the presence of well-known intercalator ethidium bromide (EtBr). Thereto, we carried out the detailed spectrophotometric research of EtBr-DNA mixtures absorption in the presence of cytidine and its analogues in the wide range of wavelengths and DNA concentrations. Cytidine derivatives containing azagroup in the cytosine ring (6AZC, AZAfur, and AZAxyl) compete with EtBr for the DNA binding sites. The binding constants and binding site sizes of the ligand-DNA complexes were calculated via absorption spectra optimization programs COMP and DALSMOD. Unmodified in cytosine ring ligands (cytidine and Ara-C) do not compete with EtBr for the DNA binding sites, however they contribute to the change of concentration dependencies of titration curves in the region of low DNA concentrations.