Синтез бисбензоксазольного аналога Hoechst 33258 как потенциального GC-селективного ДНК-Лиганда

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методом компьютерного моделирования получена структура потенциального GC-специфичного ДНК-лиганда, образующего в узкой бороздке комплекс, подобный комплексу Hoechst 33258 на АТ-богатых участках ДНК. На основе этой модели синтезирован бисбензоксазольный лиганд MBoz2A. С использованием спектрофотометрических методов показано образование комплекса исследуемого соединения с ДНК различного нуклеотидного состава.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Ф. Арутюнян

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук

Email: zhuze@eimb.ru
Россия, Москва, 119991

М. С. Аксенова

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук

Email: zhuze@eimb.ru
Россия, Москва, 119991

А. А. Костюков

Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук

Email: zhuze@eimb.ru
Россия, Москва, 119334

А. А. Стомахин

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук

Email: zhuze@eimb.ru
Россия, Москва, 119991

Д. Н. Калюжный

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук

Email: zhuze@eimb.ru
Россия, Москва, 119991

А. Л. Жузе

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: zhuze@eimb.ru
Россия, Москва, 119991

Список литературы

  1. Geierstanger B.H., Wemmer D.E. (1995) Complexes of the minor groove of DNA. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Structure. 24, 463–493.
  2. Krey A.K., Hahn F.E. (1970) Studies on the complex of distamycin A with calf thymus DNA. FEBS Lett. 10, 175–178.
  3. Harshman K.D., Dervan P.B. (1985) Molecular recognition of B-DNA by Hoechst 33258. Nucl. Acids Res. 13, 4825–48354.
  4. Dervan P.B. (2001) Molecular recognition of DNA by small molecules. Bioorg. Med. Chem. 9, 2215–2235.
  5. Dervan P.B., Buerli R.W. (1999) Sequence-specific DNA recognition by polyamides. Curr. Opin. Chem. Biol. 3, 688–693.
  6. Wemmer D.E., Dervan P.B. (1997) Targeting the minor groove of DNA. Curr. Opin. Struct. Biol. 7, 355–361.
  7. Dervan P.B., Doss R.M., Marques M.A. (2005) Programmable DNA binding oligomers for control of transcription. Curr. Med. Chem. Anti-Cancer Agents. 5, 373–387.
  8. Guo P., Paul A., Kumar A., Farahat A.A., Kumar D., Wang S., Boykin D.W., Wilson D.W. (2016) The thiophene “sigma-hole” as a concept for preorganized, specific recognition of G.C base pairs in the DNA minor groove. Chem. Eur. J. 22, 15404–15412.
  9. Guo P., Farahat A.A., Paul A., Hanka N.K., Boykin D.V., Wilson W.D. (2018) Compound shape effects in minor groove binding affinity and specificity for mixed sequence DNA. J. Am. Chem. Soc. 140, 14761–14769.
  10. Wilson W.D., Paul A. (2023) Compound shape and substituent effects in DNA minor groove interactions. In: Handbook of Chemical Biology of Nucleic Acids. Еd. Sugimoto N. Singapore: Springer, pp. 1‒39.
  11. Paul A., Nanjunda R., Wilson W.D. (2023) Binding to the DNA minor groove by heterocyclic dications from AT specific to GC recognition compounds. Curr. Protocols. 3(4), e729.
  12. O’Boyle N.M., Banck M., Craig A.J., Morley C., Vandermeersch T., Hutchison G.R. (2011) Open Babel: an open chemical toolbox. J. Cheminformatics. 3, 1–14.
  13. Korb O., Stützle T., Exner T.E. (2007) An ant colony optimization approach to flexible protein–ligand docking. Swarm Intelligence. 1, 115134.
  14. Teng M.K., Usman N., Frederick C.A., Wang A.H. (1988) The molecular structure of the complex of Hoechst 33258 and the DNA dodecamer d (CGCGAATTCGCG). Nucl. Acids Res. 16, 2671–2690.
  15. Finlay A.C., Hochstein F.A., Sobin B.A., Murphy F.X. (1951) Netropsin, a new antibiotic produced by a Streptomyces. J. Am. Chem. Soc. 73, 341–344.
  16. Zasedatelev A.S., Borodulin V.B., Grokhovsky S.L., Nikitin A.M., Salmanova D.V., Zhuze A.L., Gursky G.V., Shafer R.H. (1995) Mono-, di- and trimeric binding of a bis-netropsin to DNA. FEBS Lett. 375, 304–306.
  17. Makarska-Bialokoz M. (2014) Fluorescence quenching effect of guanine interacting with water-soluble cationic porphyrin. J. Luminescence. 47, 27–33.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Образование водородной связи между бензимидазолом и АТ-парой (а) и бензоксазолом и GC-парой ДНК (б).

Скачать (22KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Компьютерная модель комплексов MBoz₂A и Hoechst 33258 с d(A-T)₁₀ и d(G-C)₁₀. Атомы С (лиганда) – серый, С (ДНК) – золотистый, N – синий, O – красный, H – белый. Предсказанные водородные связи отмечены жирной зеленой линией.

Скачать (94KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Расчетные значения энергии комплексов MBoz₂A и Hoechst 33258 с d(A-T)₁₀ и d(G-C)₁₀.

Скачать (16KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Синтез MBoz₂A бисбензоксазольного аналога Hoechst 33258.

Скачать (39KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изменение флуоресценции MBoz₂A в системе вода–ДМСО. а – Спектры флуоресценции при возбуждении на длине волны 280 нм; б – спектры возбуждения флуоресценции на длине волны 370 нм; в – спектры возбуждения флуоресценции на длине волны 530 нм; г – кривые затухания флуоресценции, регистрируемой через фильтр, пропускающий свет более 305 нм при возбуждении импульсным светодиодом с длиной волны 280 нм. Пустые кружки – вода, последующие спектры с шагом увеличения объемной доли ДМСО на 10%, полные кружки – 100% ДМСО. Стрелки указывают изменение интенсивности флуоресценции при увеличении доли ДМСО в растворе. [MBoz₂A] 10 мкМ, ширина щели возбуждения флуоресценции 5 нм, кювета 2 × 10 мм, комнатная температура (~25°C).

Скачать (98KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Флуоресценция сольватных форм MBoz₂A в системе вода–ДМСО в зависимости от объемной доли ДМСО. а – Время жизни флуоресценции сольватных форм; б – доля вклада сольватных форм в общую флуоресценцию. Пустые кружки – сольватная форма с большим временем жизни флуоресценции (агрегат), полные кружки – сольватная форма с коротким временем жизни флуоресценции (мономер).

Скачать (35KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Спектры кругового дихроизма MBoz₂A при образовании комплекса с ДНК разного нуклеотидного состава: ДНК тимуса теленка (а), poly(dA-dT)•poly(dA-dT) (б), poly(dG-dC)•poly(dG-dC) (в). Пустые кружки – ДНК в отсутствие лиганда, полные кружки – максимальная концентрация лиганда в растворе ДНК. Зависимость амплитуды сигнала кругового дихроизма при длине волны 330 нм от концентрации MBoz₂A (г). Пустые ромбы – ДНК тимуса теленка; закрашенные квадраты – poly(dA-dT)•poly(dA-dT); закрашенные треугольники – poly(dG-dC)•poly(dG-dC); [ДНК] 50 мкМ (п. н.) в 10 мМ Na-фосфатном буфере pH 7.0, 25°C.

Скачать (94KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Спектры флуоресценции MBoz₂A при образовании комплекса с ДНК различного нуклеотидного состава. ДНК тимуса теленка (а); poly(dA-dT)•poly(dA-dT) (б); poly(dG-dC)•poly(dG-dC) (в). Пустые кружки – MBoz₂A в отсутствие ДНК, полные кружки – максимальная концентрация ДНК в растворе лиганда. Зависимость интенсивности флуоресценции MBoz₂A от концентрации ДНК (г). Пустые символы – флуоресценция на длине волны 370 нм; заполненные символы – флуоресценция при 530 нм; кружки – ДНК тимуса теленка; квадраты – poly (dA-dT)•poly (dA-dT); треугольники – poly(dG-dC)•poly(dG-dC); [MBoz₂A] 10 мкМ в 10 мМ Na-фосфатном буфере pH 7.0, 25°C.

Скачать (101KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024