Особенности процесса самоассоциации дезоксигексануклеотида 5'-d(GpCpApTpGpC) и его комплексообразования с антрациклиновым антибиотиком дауномицином в водном растворе

Abstract

Методами одномерной и двухмерной корреляционной 1Н-ЯМР спектроскопии (2M-TOCSY и 2M-NOESY) исследована самоассоциация самокомплементарного дезоксигексануклеотида 5'-d(GpCpApTpGpC) и его комплексообразование с противоопухолевым антибиотиком дауномицином в водном растворе. Измерены концентрационные и температурные зависимости химических сдвигов необменивающихся протонов дезоксигексануклеотида и дауномицина, по которым рассчитаны равновесные константы и термодинамические параметры (ΔН и ΔS) реакций образования дуплекса d(GCATGC) и комплексов гексамера с антибиотиком. На основе анализа изменений протонных химических сдвигов гексамера в области низких концентраций и при сравнительно невысоких температурах сделано предположение о формировании последовательностью d(GCATGC) компактной структуры (например, подобной шпильке) в водном растворе. Построены пространственные структуры шпильки и интеркаляционного комплекса дауномицина с дуплексом гексамера d(GCATGC) методами молекулярной механики с использованием программы X-PLOR. Проведен сравнительный анализ параметров образования комплексов антибиотика дауномицина с дезоксигексануклеотидами различной последовательности оснований в цепи.

Методами одно- і двовимірної кореляційної 1Н-ЯМР спектро­скопи (2M-TOCSY і 2M-NOESY) досліджено самоасоціацію самокомплементарного дезоксигексануклеотиду 5'-d(GpCpApTpGp) і його комплексоутворення з протипухлинним ан­тибіотиком дауноміцином у водному розчині. Визначено кон­центраційні і температурні залежності хімічних зсувів необмінних протонів дезоксигексануклеотиду і дауноміцину, за якими розраховано рівноважні константи і термодинамічні параметри (ΔН і ΔS) реакцій утворення дуплексу d(GCATGC) і комплексів гексамеру з антибіотиком. На основі аналізу змін протонних хімічних зсувів гексамеру в області низьких концентрацій і при порівняно невисоких температурах зроблено припущення про формування послідовністю d(GCATGC) ком­пактної структури (наприклад, подібній до шпильки) у водно­му розчині. Побудовано просторові структури итильки та інтеркаляцийного комплексу дауноміцину з дуплексом гексаме­ру d(GCATGC) методами молекулярної механіки з використанням програми X-PLOR. Проведено порівняльний аналіз параметрів утворення комплексів антибіотика дауноміцину з дезоксигексануклеотидами різної послідовності основ у лан­цюзі.

The self-association of self-complementary deoxyhexanucleotide 5'-d(GpCpApTpGpC) and its complexation with antitumor antibiotic daunomycin have been investigated in aqueous solution using 1D- and 2D-1H NMR correlation spectroscopy (2D-TOCSY and 2D-NOESY). Measurements of the concentration and temperature dependences of chemical shifts of nonexchangeable protons of deoxyhexanucleotide and daunomycin have been used to calculate the equilibrium constants and thermodynamical parameters (ΔH and ΔS) of d(GCATGC) duplex formation and complexation of the hexamer with the antibiotic. Based on the analysis of the proton chemical shifts of the hexamer at small concentrations and at relatively low temperatures, it has been assumed that the hexamer d(GCATGC) forms a compact structure (e.g. similar to a hairpin) in aqueous solution. The spatial structures of the hairpin and the intercalated complex of daunomycin with the duplex of the hexamer d(GCATGC) have been determined by molecular mechanics methods using X-PLOR software. Comparative analysis of the parameters of complex formation between antibiotic daunomycin and deoxyhexanucleotides of different base sequence has been made.