АНАЛИЗ КОНКУРЕНТНОГО СВЯЗЫВАНИЯ ЛИГАНДОВ С ДНК: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КРАСИТЕЛЕЙ КАК ФЛУОРЕСЦЕНТНЫХ СЕНСОРОВ

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Определение параметров взаимодействия низкомолекулярных соединений с ДНК затруднено в случаях, когда соединения не обладают заметной флуоресценцией или их спектральные изменения сложно интерпретировать. Для решения этой задачи предложен подход, включающий использование известных флуоресцентных красителей, конкурентно связывающихся на ДНК. В рамках этого подхода используется модель, описывающая конкурентное связывание двух протяженных лигандов на линейной матрице ДНК. Эта модель позволяет провести аппроксимацию экспериментальных данных и определить параметры связывания, соответствующие двум нефлоуреспирующим типам лигандов. Первый тип лигандов демонстрирует интеркаляционное связывание с ДНК и конкурирует с этидий бромидом, а второй связывается по узкой бороздке и конкурирует с красителем Hoechst 33258.

Об авторах

Ю. Д Нечипуренко

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энегльсардта РАН; Научно-исследовательский институт развития мозга и высших достижений Российского университета дружбы народов имени Патриса Лумумбы;

Email: nech99@mail.ru
Москва, Россия; Москва, Россия

Е. А Новикова

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энегльсардта РАН

Москва, Россия

Н. М Смирнов

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энегльсардта РАН

Москва, Россия

К. К Хорунжева

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Долгопрудный, Россия

Б. В Папонов

Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова Минздрава России

Санкт-Петербург, Россия

А. Ф Арутюнян

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энегльсардта РАН

Москва, Россия

Д. Н Калюжный

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энегльсардта РАН

Email: uzhny@mail.ru
Москва, Россия

Список литературы

  1. Healy E. F. Quantitative determination of DNA–ligand binding using fluorescence spectroscopy. J. Chem. Education, 84 (8), 1304 (2007). doi: 10.1021/cd084p1304
  2. Zasedatelev A. S., Gursky G. V., Zimmer C. H., and Thrum H. Binding of netropin to DNA and synthetic polynucleotides. Mol. Biol. Reports, 1 (6), 337–342 (1974). doi: 10.1007/BF00309567
  3. del Villar-Guerra R., Gray R. D., Trent J. O., and Chaires J. B. A rapid fluorescent indicator displacement assay and principal component/cluster data analysis for determination of ligand–nucleic acid structural selectivity. Nucl. Acids Res., 46 (7), e41–e41 (2018). doi: 10.1093/nar/gkv019
  4. Tse W. C. and Boger D. L. A fluorescent intercalator displacement assay for establishing DNA binding selectivity and affinity. Accounts Chem. Res., 37 (1), 61–69 (2004). doi: 10.1021/an030113y
  5. Domotor O., Binacchi F., Ribeiro N., Busto N., Gonzalez-Garcia J., Garcia-España E., Correia I., Enyedy E. A., Hamacek J., Terenzi A., Basilio N., Barone G., Cavaco I., and Biver T. How reliable is the evaluation of DNA binding constants? Insights and best practices based on an inter-laboratory fluorescence titration study. Spectrochim. Acta Part A: Mol. Biomol. Spectrosc., 327, 125354 (2025). doi: 10.1016/j.saa.2024.125354
  6. Lepecq J. B. and Paoletti C. A fluorescent complex between ethidium bromide and nucleic acids: Physical–chemical characterization. J. Mol. Biol., 27 (1), 87–106 (1967). doi: 10.1016/0022-2836(67)90353-1
  7. Bazhulina N. P., Nikitin A. M., Rodin S. A., Surowaya A. N., Kravatsky Y. V., Pismensky V. F., Archipova V. S., Martin R., and Gursky G. V. Binding of Hoechst 33258 and its derivatives to DNA. J. Biomol. Struct. Dyn., 26 (6), 701–718 (2009). doi: 10.1080/07391102.2009.10507283
  8. Haq I., Ladbury J. E., Chowdhry B. Z., Jenkins T. C., and Chaires J. B. Specific binding of hoechst 33258 to the d(CGCAAATTTCGCG)2 duplex: calorimetric and spectroscopic studies. J. Mol. Biol., 271 (2), 244–257 (1997). doi: 10.1006/jmbl.1997.1170
  9. Bradley D. and Lifson S. Statistical mechanical analysis of binding of acridines to DNA. In: Molecular associations in biology (Proc. Int. Symp. Held in Celebration of the 40th Anniversary of the Institute de Biology Physico-Chimique). Ed. by B. Pullman (Acad. Press, 2012), pp. 261–270. doi: 10.1016/B978-0-12-395638-5.50021-5
  10. Latt S. A. and Sober H. A. Protein-nucleic acid interactions. II. Oligopeptide–polythonucleotide binding studies. Biochemistry, 6 (10), 3293–306 (1967). doi: 10.1021/bt00862a040
  11. Crothers D. M. Calculation of binding isotherms for heterogeneous polymers. Biopolymers, 6 (4), 575–584 (1968). doi: 10.1002/bip.1968.360060411
  12. Заседателев А. С., Гурский Г. В. и Волькенштейн М. В. Теория одномерной адсорбции. I. Адсорбция малых молекул на гомополимере. Молекуляр. биология, 5 (2), 245–490 (1971).
  13. Нечипуренко Ю. Д. и Бучельников А. С. Связывание лигандов с нуклеиновыми кислотами в растворе и на микрочитах. Биофизика, 67 (3), 456–466 (2022). doi: 10.31857/S000630292203005X, EDN: ANDOHM
  14. McGhee J. D. and von Hippel P. H. Theoretical aspects of DNA-protein interactions: Co-operative and non-co-operative binding of large ligands to a one-dimensional homogeneous lattice. J. Mol. Biol., 86 (2), 469–489 (1974). doi: 10.1016/0022-2836(74)90031-x
  15. Нечипуренко Ю. Д. Кооперативные взаимодействия при связывании протяженных лигандов с ДНК. II. Контактные кооперативные взаимодействия между адсорбированными лиганами. Молекуляр. биология, 18, 1066–1079 (1984).
  16. Nechipurenko Y. D. and Gursky G. V. Cooperative effects on binding of proteins to DNA. Biophys. Chem., 24 (3), 195–209 (1986).
  17. Нечипуренко Ю. Д. Анализ связывания биологически активных соединений с нуклеиновыми кислотами (ИКИ, Ижевск, 2015).
  18. Torralba A. S., Colmenarejo G., and Montero F. Sequence distribution and intercooperativity detection for two ligands simultaneously binding to DNA. Biopolymers, 58 (6), 562–576. doi: 10.1002/1097-0282(200105)586<562::AID-BIP1031>30.CO;2-8
  19. Nechipurenko Y. D., Mikheikin A. L., Streltsov S. A., Zasedatelev A. S., and Nabiev I. R. Mixed Mode of Ligand-DNA Binding Results in S-Shaped Binding Curves. J. Biomol. Struct. Dyn., 18 (5), 703–708 (2001). doi: 10.1080/07391102.2001.10506700
  20. Круглова, Е. Б. и Зиненко Т. Л. Экспериментальные и теоретические исследования образования комплексов ДНК с биологически активными лигандами, содержащими хромофорные группы, в зависимости от ионной силы раствора. Молекуляр. биология, 27 (3), 655–665 (1993).
  21. Schwarz G. and Stankowski S. Linear cooperative binding of large ligands involving mutual exclusion of different binding modes. Biophys Chem., 10 (2), 173–181 (1979). doi: 10.1016/0301-4622(79)85037-1
  22. Шульга С. И. и Чуйгук В. А. Полиметиновые красители из глазоло[3,2-а]пиримиллиненных пиримидо[2,1],–b]бентдиазолиевых солей. Укр. хим. журн., 39 (11), 1151–1155 (1973).
  23. Zhao Z. and Hartmann H. Synthesis of reactive condensation products of acetylacetone and their transformation into deeply coloured methine dyes. J. Prakt. Chem., 342 (3), 249–255 (2000). doi: 10.1002/(sici)1521-3897(200003)342:3<249::aid-prac249>3.0.co;2-8
  24. Monchaud D. and Teulade-Fichou M.-P. G4-FID: A fluorescent DNA probe displacement assay for rapid evaluation of quadruplex ligands. Methods Mol. Biol., 608, 257–271 (2010). doi: 10.1007/978-1-59745-363-9_15

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025