Взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими кислотами. Мезо-метилзаміщені триметинціанінові барвники як можливі зонди для флуоресцентної детекції нуклеїнових кислот

Abstract

Продовжуючи дослідження раніше запропонованих для гомогенної флуоресцентної детекції нук­леїнових кислот (НК) мезо-метилзаміщених триметинціанінів, синтезовано низку мезо-метил­заміщених барвників з різними гетероциклічними залишками. Досліджено спектрально-люмі­несцентні властивості отриманих барвників та незаміщених аналогів у присутності дволанцю- гової ДНК, РНК та бичачого сироваткового альбуміну (БСА). Мезо-метил-похідні мають значно нижчий рівень власної флуоресценції у порівнянні з відповідними незаміщеними барвниками, що особливо добре простежується в розчині ДМФА. У присутності НК для мезо-метилтриметинціанінів спостерігається підвищення інтенсивності випромінювання в 2–102 рази, для незаміщених барвників – лише в 1–10,5 разу. При цьому метильна група збільшує жорсткість фіксації молекули барвника в комплексі так, що в присутності НК інтенсивність флуоресценції мезо-заміщених барвників у 3–5 разів перевищує таку відповідних незаміщених барвників у ДМФА та в НК-комплексах. У присутності великого надлишку БСА спостерігається підвищення інтенсивності випромінювання в 1,2–9,6 разу. Найбільш гідрофобні барвники із залишком нафтотіазолу схильні до неспецифічної взаємодії з біомолекулами і підвищення інтенсивності їхньої флуоресценції в присутності БСА становить 2,2–114 разів

Continuing the study of meso-substituted trimethincyanines proposed earlier for the homogeneous fluorescent nucleic acids detection, a series of meso-methyltrimethincyanines with different heterocyclic residues was synthesized. The spectral-luminiscent properties of the dyes obtained in the presence of DNA, RNA and bovine serum albumine (BSA) were studied and compared with unsinstituted analogues. The intrinsic fluorescence of meso-methyl derivatives' is much lower than that of unsubstituted dyes. The fluorescence enhancement upon binding with nucleic acids for meso-substituted dyes is up to 102 times while for the unsubstituted dyes it is only 10.5 times. A methyl group not only decreases the intrinsic fluorescence of the dyes, but its presence leads to more strict fixation of the dye molecule in the nucleic acid complex. As a result, the fluorescence of the meso-methyltrimethincyanines nucleic acids complexes is 3–5-fold higher than the fluorescence intensity of the corresponding unsubstituted dyes in DMF solution and within the nucleic acids complexes. In the presence of large BSA excess the protein dyes show only 1.2–9.6 fold increase of the fluorescence intensity. The most hydrophobic dyes with naphtothiazole residue are inclined to interact unspecifically with other biomolecules and their fluorescence enhancement in the BSA presence is 2.2–114 times.

В продолжение исследования ранее предложенных для гомоген­ной флюоресцентной детекции нуклеиновых кислот (НК) мезо-метилзамещенных триметинцианинов синтезирован ряд мезо-метилзамещенных красителей с разными гетероцикличе­скими остатками. Для полученных красителей исследованы спектрально-люминесцентные свойства в присутствии двух-цепочечной ДНК, РНК и бычьего сывороточного альбумина (БСА). Мезо-метилпроизводные по сравнению с соответству­ющими незамещенными красителями обладают значительно меньшим уровнем собственной флюоресценции, что особенно хорошо прослеживается в растворе ДМФА. В присутствии НК для мезо-метилтриметинцианинов наблюдается повыше­ние интенсивности излучения в 2–102 раза, для незамещен­ных красителей оно составляет лишь 1–10,5 раза. При этом метальная группа способствует жесткой фиксации молекулы красителя в комплексе, так что в присутствии НК интенсивность флюоресценции мезо-замещенных красителей в 3–5 раз превышает таковую соответствующих незамещенных краси­телей в ДМФА и в НК-комплексах. В присутствии большого избытка БСА наблюдается меньшее чем с НК повышение интенсивности излучения – в 1,2–9,6 раза. Наиболее гидро­фобные красители с остатком нафтотиазола склонны к неспецифическому взаимодействию с биомолекулами, повыше­ние интенсивности их флюоресценции в присутствии БСА составляет 2,2—114 раз.