Термодинамика взаимодействия ароматического лиганда с одноцепочечной ДНК: анализ комплексообразования бромистого этидия с некомплементарными изомерными дезокситетрануклеотидами 5'-d(CGAA) и 5' -d(AAGC) по данным ¹H-ЯМР

Abstract

На импульсном ЯМР-спектрометре (500 МГц) исследованы температурные зависимости хими­ческих сдвигов протонов молекул в водных растворах фенантридинового красителя бромистого этидия с некомплементарными изомерными дезокситетрануклеотидами 5'-d(CGAA) и 5'-d(AAGC), имеющими инверсное чередование оснований в нуклеотидной цепи. Разработаны методики расчета, позволяющие дифференцированно определить термодинамические параметры реакций образования различного типа комплексов в растворе. Получены значения свободной энергии Гиббса, энтальпии и энтропии реакций образования комплексов 1:1, 2:1 и 1:2 бромистого этидия с тетрануклеотидами. Проведен сравнительный анализ термодинамических характеристик взаи­модействия красителя с изомерными последовательностями, сделаны выводы о проявлении специфичности при связывании бромистого этидия с одноцепочечными дезокситетрануклеотида­ми.

На імпульсному ЯМР-спектрометрі (500 МГц) досліджено температурні залежності хімічних зсувів протонів молекул у водних розчинах фенантридинового барвника бромистого ети­дію з некомплементарными ізомерними дезокситетрануклео­тидами 5'-d(CGAA) та 5'-d(AAGC), які мають інверсне чергування основ у нуклеотидному ланцюгу. Розроблено мето­дики розрахунку, що дозволяють диференційовано визначити термодинамічні параметри реакції утворення різного типу комплексів у розчині. Отримано значення вільної енергії Гіббса, ентальпії реакції утворення комплексів 1:1, 2:1 і 1:2 бромистого етидію з тетрануклеотидами. Здійснено порів­няльний аналіз термодинамічних характеристик взаємодії барвника з ізомерними послідовностями, зроблено висновки стосовно прояву специфічності при зв'язуванні бромистого етидію з одноланцюговими дезокситетрануклеотидами.

The temperature dependences of the proton chemical shifts of the phenantridine dye ethidium bromide in the mixture with the non-complementary isomeric deoxytetranucleotides 5'-d(CGAA) and 5'-d(AAGC) have been studied in aqueous solutions by 500 MHz spectroscopy. The methods of calculation giving an opportunity to determine differentially the thermodynamic parameters of the formation of various types of the complexes in solution have been used. The free Gibbs energies, enthalpies and entropies of the reactions of 1:1, 2:1 and 1:2 complexes formation between ethidium bromide and tetranucleotides have been determined. Comparative analysis of the calculated thermodynamic parameters of the dye binding with the isomeric sequences has been made, it is concluded that there is sequence-selective interaction of ethidium bromide with single-stranded deoxytetranucleotides in solution.