Энергия интеркаляции ароматических гетероциклических лигандов в ДНК и ее разделение на аддитивные составляющие

Abstract

Цель. Разделение экспериментальной энергии Гиббса реакции комплексообразования с двуспиральной ДНК на отдельные энергетические составляющие для гетероциклических соединений фаскаплизина, эллиптицина, триоксатриангулена, тионина и феносафранина. Методы. Молекулярное моделирование (молекулярная динамика, квантово-механические расчеты). Результаты. Вычислены энергетические вклады различных физических факторов, выполнен их сравнительный анализ. Выводы. Показано, что основными факторами, стабилизирующими интеркаляционные комплексы ароматических соединений при связывании с ДНК, являются гидрофобные и ван-дер-ваальсовы взаимодействия. Вклады электростатических взаимодействий, водородных связей в целом и энтропийных факторов являются энергетически невыгодными. Перенос электрона от ДНК к лиганду представляется маловероятным. Ключевые слова: двуспиральная ДНК, интеркаляция, ароматический лиганд, энергетические вклады.

Aim. Partition of experimental Gibbs energy of complexation with double-stranded DNA into separate energy components for heterocyclic compounds: fascaplysin, ellipticine, trioxatriangulenum (TOTA), thionine (TH), and phenosafranine (PS). Methods. Molecular modeling (molecular dynamics simulation, quantum-mechanical calculations). Results. The energy contributions from different physical factors were calculated, a comparative analysis was performed. Conclusions. It was shown that the major factors stabilizing the intercalation complexes of aromatic compounds with DNA are hydrophobic and van der Waals interactions. The contributions from electrostatic interactions and hydrogen bonds in total and the entropic factors are energetically unfavorable. Electron transfer from DNA to ligand appears to be unlikely. Keywords: double-stranded DNA, intercalation, aromatic ligand, energy contribution.

Мета. Розділення експериментальної енергії Гіббса реакції комплексоутворення з двоспіральною ДНК на окремі енергетичні складові для гетероциклічних сполук фаскаплізину, еліптицину, триоксатриангулену, тіоніну і феносафраніну. Методи. Молекулярне моделювання (молекулярна динаміка, квантово-механічні розрахунки). Результати. Обчислено енергетичні внески від різних фізичних чинників, зроблено їхній порівняльний аналіз. Висновки. Показано, що основними факторами, які стабілізують інтеркаляційні комплекси ароматичних сполук при зв’язуванні з ДНК, є гідрофобні і ван-дер-ваальсові взаємодії. Внески електростатичних взаємодій, водневих зв’язків у цілому та ентропійних чинників є енергетично невигідними. Перенесення електрона від ДНК до ліганда видається малоймовірним. Ключові слова: двоспіральна ДНК, інтеркаляція, ароматичний ліганд, енергетичні внески.