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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».