zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1476Research ArticleСПЕКТРОСКОПИЯ В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕSPECTROSCOPY IN BIOLOGY AND MEDICINEОценка степени сродства ДНК-специфических лигандов-интеркаляторов бромистого этидия и метиленового синего с poly(rA), poly(rU) и poly(rA)-poly(rU)Affinity Degree Assessment of DNA-Specific Ligands-Intercalators Ethidium Bromide and Methylene Blue with Poly(rA), Poly(rU), and Poly(rA)-Poly(rU)ВардеванянП. О.VardevanyanP. O.

Ереван

Yerevan

АнтонянА. П.AntonyanA. P.

Ереван

Yerevan

apant@ysu.amМатевосянА. Г.MatevosyanA. G.

Ереван

Yerevan

ПарсаданянМ. А.ParsadanyanM. A.

Ереван

Yerevan

МовсисянЗ. О.MovsisyanZ. O.

Ереван

Yerevan

Ереванский государственный университетYerevan State University2024120220249116573Copyright © Вардеванян П.О., Антонян А.П., Матевосян А.Г., Парсаданян М.А., Мовсисян З.О., 20242024Вардеванян П.О., Антонян А.П., Матевосян А.Г., Парсаданян М.А., Мовсисян З.О.Vardevanyan P.O., Antonyan A.P., Matevosyan A.G., Parsadanyan M.A., Movsisyan Z.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1476

Проведены исследования взаимодействия интеркаляторов метиленового синего (МС) и бромистого этидия (БЭ) с синтетическими одноцепочечными (оц) полинуклеотидами poly(rA) и poly(rU) и образовавшимся в результате их гибридизации двухцепочечным (дц) poly(rA)-poly(rU), при ионной силе раствора 0.04 моль, в интервале изменения соотношения r = фосфат/лиганд 0 ≤ r ≤ 10. Получены спектры поглощения комплексов лигандов с указанными полинуклеотидами, и на основании изменений спектров поглощения построены изотермы адсорбции в координатах Скэтчарда. Выявлено, что МС с poly(rA), а также с дц-poly(rA)-poly(rU) взаимодействует кооперативно, в то время как в случае poly(rU) кооперативность не обнаруживается. Кооперативность отсутствует и при взаимодействии БЭ с оц- и дц-полинуклеотидами. Из изотерм адсорбции определены параметры связывания этих лигандов с указанными полинуклеотидами — константы ассоциации K и число оснований n, приходящихся на одно место связывания, а также фактор кооперативности — при взаимодействии МС с poly(rA) и дц-poly(rA)-poly(rU). Выявлено, что оба лиганда с полинуклеотидами связываются по крайней мере двумя способами, при этом МС проявляет наибольшее сродство к poly(rA), а БЭ — к дц-poly(rA)-poly(rU).

The studies on the interaction of intercalators methylene blue (MB) and ethidium bromide (EtBr) with synthetic single-stranded (ss-) polynucleotides poly(rA) and poly(rU) as well as with the formed doublestranded (ds-) poly(rA)-poly(rU), resulted from their hybridization, have been carried out at the ionic strength at the solution of 0.04 mol, in interval of r = phosphate/ligand ratio 0 £ r £ 10. The absorption spectra of the complexes of these ligands with the mentioned polynucleotides were obtained and on the basis of changes of these absorption spectra the binding isotherms in Scatchard’s coordinates were constructed. It was revealed that MB interacts with both poly(rA) and ds-poly(rA)-poly(rU) cooperatively, while in the case of poly(rU), cooperativity is not found out. Coopeartivity is absent at the interaction of EtBr with ssand ds-polynucleotides as well. From the adsorption isotherms, the binding parameters of these ligands with the mentioned polynucleotides – values of association constant K and number of base pairs per binding site n, as well as cooperativity factor value at the interaction of MB with poly(rA) and ds-poly(rA)-poly(rU) were determined. Both ligands were revealed to bind to polynucleotides at least by two modes, though, MB shows much higher affinity to poly(rA), while EtBr – to ds-poly(rA)-poly(rU).

метиленовый синийбромистый этидийpoly(rA)poly(rU)poly(rA)-poly(rU)спектр поглощениякривая Скэтчардаконстанта связыванияmethylene blueethidium bromidepoly(rA)poly(rU)poly(rA)-poly(rU)absorption spectrumScatchard’s curvebinding constantРабота выполнена при финансовой поддержке Комитета по науке Республики Армения в рамках научного проекта № 21T-1F063.ReferencesL. J. Adepoju, J. D. Geiger. J. Surgical Res., 164 (2010) e107-e114, doi: 10.1016/j.jss.2010.05.038L. J. Adepoju, J. D. Geiger. J. Surgical Res., 164 (2010) e107-e114, doi: 10.1016/j.jss.2010.05.038M. I. Zarudnaya, I. M. Kolomietsa, A. L. Potyahayloa, D. M. Hovorun. J. Biomol. Struct. Dyn., 37, N 11 (2019) 2837-2866, doi: 10.1080/07391102.2018.1503972M. I. Zarudnaya, I. M. Kolomietsa, A. L. Potyahayloa, D. M. Hovorun. J. Biomol. Struct. Dyn., 37, N 11 (2019) 2837-2866, doi: 10.1080/07391102.2018.1503972X. Shen, D. R. Corey. Nucleic Acids Res., 46, N 4 (2018) 1584-1600, doi: 10.1093/nar/gkx1239X. Shen, D. R. Corey. Nucleic Acids Res., 46, N 4 (2018) 1584-1600, doi: 10.1093/nar/gkx1239S. R. Liu, C. G. Hu, J. Z. Zhang. WIREs RNA, 7 (2016) 562-574, doi: 10.1002/wrna.1350S. R. Liu, C. G. Hu, J. Z. Zhang. WIREs RNA, 7 (2016) 562-574, doi: 10.1002/wrna.1350P. Giri, S. G. Kumar. Mol. Biosyst., 6 (2010) 81e8P. Giri, S. G. Kumar. Mol. Biosyst., 6 (2010) 81e8P. Giri, S. G. Kumar. Arch. Biochem. Biophys., 474 (2008) 183e92P. Giri, S. G. Kumar. Arch. Biochem. Biophys., 474 (2008) 183e92P. Giri, G. S. Kumar. Mini-Reviews Med. Chem., 10 (2010) 568-577, doi: 10.2174/138955710791384009P. Giri, G. S. Kumar. Mini-Reviews Med. Chem., 10 (2010) 568-577, doi: 10.2174/138955710791384009T. Changlun, H. Zhou, W. Jianmin. J. Fluorescence, 20 (2010) 261-267T. Changlun, H. Zhou, W. Jianmin. J. Fluorescence, 20 (2010) 261-267R. H. Howland. J. Psychosoc. Nurs. Ment. Health Serv., 54, N 9 (2016) 21-24R. H. Howland. J. Psychosoc. Nurs. Ment. Health Serv., 54, N 9 (2016) 21-24H. Sun, X. Zhu, P. Y. Lu, R. R. Rosato, W. Tan, Y. Zu. Mol. Theor. Nucleic Acids, 3, N 8 (2014) e182H. Sun, X. Zhu, P. Y. Lu, R. R. Rosato, W. Tan, Y. Zu. Mol. Theor. Nucleic Acids, 3, N 8 (2014) e182S. Das, S. Parveen, A. B. Pradhan. Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 118 (2014) 356-366S. Das, S. Parveen, A. B. Pradhan. Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 118 (2014) 356-366R. Galindo-Murillo, T. E. Cheatham. Nucleic Acids Res., 49, N 7 (2021) 3735-3747, doi: 10.1093/nar/gkab143R. Galindo-Murillo, T. E. Cheatham. Nucleic Acids Res., 49, N 7 (2021) 3735-3747, doi: 10.1093/nar/gkab143M. Hayashi, Y. Harada. Nucleic Acids Res., 35, N 19 (2007) 1-7M. Hayashi, Y. Harada. Nucleic Acids Res., 35, N 19 (2007) 1-7R. W. Sabnis. Handbook of Biological Dyes and Stains: Synthesis and Industrial Application. Hoboken, NJ, Wiley (2010)R. W. Sabnis. Handbook of Biological Dyes and Stains: Synthesis and Industrial Application. Hoboken, NJ, Wiley (2010)A. R. Chowdhury, R. Bakshi, J. Wang, G. Yildirir, B. Liu, V. Pappas-Brown, G. Tolun, J. D. Griffith, T. A. Shapiro, R. E. Jensen, P. T. Englund. PLOS, Pathogens, 6, N 12 (2010) e1001226, doi: 10.1371/journal.ppat.1001226A. R. Chowdhury, R. Bakshi, J. Wang, G. Yildirir, B. Liu, V. Pappas-Brown, G. Tolun, J. D. Griffith, T. A. Shapiro, R. E. Jensen, P. T. Englund. PLOS, Pathogens, 6, N 12 (2010) e1001226, doi: 10.1371/journal.ppat.1001226M. Hossain, A. Kabir, S. G. Kumar. Dyes and Pigments, 92 (2012) 1376-1383, doi: 10.1016/j.dyepig.2011.09.016M. Hossain, A. Kabir, S. G. Kumar. Dyes and Pigments, 92 (2012) 1376-1383, doi: 10.1016/j.dyepig.2011.09.016N. W. Luedtke, J. S. Hwang, E. Nava, D. Gut, M. Kol, Y. Tor. Nucleic Acids Res., 31, N 19 (2003) 5732-5740, doi: 10.1093/nar/gkg758N. W. Luedtke, J. S. Hwang, E. Nava, D. Gut, M. Kol, Y. Tor. Nucleic Acids Res., 31, N 19 (2003) 5732-5740, doi: 10.1093/nar/gkg758P. O. Vardevanyan, A. P. Antonyan, Z. H. Movsisyan, M. A. Parsadanyan, M. A. Shahinyan, K. R. Grigoryan, H. A. Shilajyan. J. Biomol. Struct. Dyn. (2023), doi: 10.1080/07391102.2023.2189475P. O. Vardevanyan, A. P. Antonyan, Z. H. Movsisyan, M. A. Parsadanyan, M. A. Shahinyan, K. R. Grigoryan, H. A. Shilajyan. J. Biomol. Struct. Dyn. (2023), doi: 10.1080/07391102.2023.2189475V. B. Arakelyan, A. Y. Mamasakhlisov, E. M. Kazaryan, M. A. Parsadanyan, P. O. Vardevanyan. J. Biomol. Struct. Dyn., 39, N 6 (2020) 1907-1911, doi: 10.1080/07391102.2020.1739559V. B. Arakelyan, A. Y. Mamasakhlisov, E. M. Kazaryan, M. A. Parsadanyan, P. O. Vardevanyan. J. Biomol. Struct. Dyn., 39, N 6 (2020) 1907-1911, doi: 10.1080/07391102.2020.1739559А. Н. Веселков, С. Ф. Барановский, Л. Н. Дымант, Н. В. Петренко, Д. А. Веселков, А. Такер, Д. Б. Дэвис. Мол. биол., 31, N 2 (1997) 263-273А. Н. Веселков, С. Ф. Барановский, Л. Н. Дымант, Н. В. Петренко, Д. А. Веселков, А. Такер, Д. Б. Дэвис. Мол. биол., 31, N 2 (1997) 263-273

The authors declare that there are no conflicts of interest present.