zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-77Research ArticleСтатьиТУШЕНИЕ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ КАРБОКСИФЛУОРЕСЦЕИНОВ В СОСТАВЕ КОВАЛЕНТНЫХ КОНЪЮГАТОВ С ОЛИГОНУКЛЕОТИДАМИFLUORESCENCE QUENCHING OF CARBOXYFLUORESCEINS COVALENTLY CONJUGATED WITH OLIGONUCLEOTIDESПоведайлоВ. А.PovedailoV. A.poved@ifanbel.bas-net.byСтупакА. П.StupakA. P.noemail@neicon.ruЦыбульскийД. А.TsybulskyD. A.noemail@neicon.ruШманайВ. В.ShmanaiV. V.noemail@neicon.ruЯковлевД. Л.YakovlevD. L.noemail@neicon.ruИнститут физики им. Б. И. Степанова НАН БеларусиB. I. Stepanov Institute of Physics, National Academy of Sciences of BelarusИнститут физико-органической химии НАН БеларусиInstitute of Physical Organic Chemistry, National Academy of Sciences of Belarus201710032020843434442Copyright © Поведайло В.А., Ступак А.П., Цыбульский Д.А., Шманай В.В., Яковлев Д.Л., 20202020Поведайло В.А., Ступак А.П., Цыбульский Д.А., Шманай В.В., Яковлев Д.Л.Povedailo V.A., Stupak A.P., Tsybulsky D.A., Shmanai V.V., Yakovlev D.L.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/77

С использованием уравнений Штерна-Фольмера выполнен анализ процессов динамического и статического тушения флуоресценции молекул 6-(2',7'-диметокси-4',5'-дихлор)карбоксифлуоресцеина (JOE) нуклеозидами дезоксиаденозином, дезоксицитидином, дезоксигуанозином, тимидином и дезоксиуридином в растворе трис-ацетатного буфера. Из пяти нуклеозидов лишь для дезоксигуанозина выявлен преимущественно статический механизм тушения флуоресценции. Показано, что квантовые выходы флуоресценции в растворе буфера для 5- и 6-карбоксифлуоресцеина (FAM), а также 5- и 6-JOE, ковалентно связанных жестким (4-транс-аминоциклогексанол) линкером с олигонуклеотидом, больше, чем в случае их аналогов с гибким (6-аминогексанол) линкером. Полученные данные свидетельствуют о том, что тушение флуоресценции в системах с гибким линкером осуществляется преимущественно вследствие ван-дер-ваальсова взаимодействия между флуорофором и гуанином. Увеличение количества последовательно расположенных гуанинов, связанных линкером с красителем в составе олигонуклеотидов и их дуплексов, приводит к снижению квантового выхода флуоресценции. На основании квантово-химических расчетов с использованием программы Gaussian 09 дана интерпретация смещения спектров поглощения и флуоресценции 5-FAM и 5-JOE в низкочастотную область относительно 6-изомеров.

The dynamic and static quenching of 6-(2',7'-dimethoxy-4',5'-dichloro)carboxyfluorescein (JOE) by nucleosides (deoxyadenosine, deoxycytidine, deoxyguanosine, thymidine, and deoxycyridine) in the tris-acetate buffer solution was analyzed using the Stern-Volmer equation. Only one of the five nucleosides - deoxyguanosine - was found to exhibit predominantly static quenching. The quantum yields of the fluorescence of 5- and 6-carboxyfluorescein (FAM), as well as of 5- and 6-JOE, covalently bound by a rigid (4-transaminocyclohexanol) linker to the oligonucleotide, is greater than for their analogues with flexible (6-aminohexanol) linker. It is shown that quenching of fluorescence in systems with a flexible linker takes place mainly with the van der Waals contact of the fluorophore with guanine. An increase in the number of consecutively located guanines at the 5'-end linked to the dye in the composition of oligonucleotides and their duplexes results in a decrease in the quantum yield of fluorescence. Quantum-chemical calculations show a shift of the absorption and fluorescence spectra of 5-FAM and 5-JOE isomers to the low-frequency region compared to 6-isomers

дезоксирибоолигонуклеотидДНК-дуплексспектр поглощенияфлуоресценцияквантовый выходтушение флуоресценцииперенос электронаdeoxyribooligonucleotideduplexabsorption spectrafluorescencequantum yieldquenching of fluorescenceelectron transfeReferencesS. Doose, H. Neuweiler, M. Sauer. Chem. Phys. Chem., 10 (2009) 1389-1398S. Doose, H. Neuweiler, M. Sauer. Chem. Phys. Chem., 10 (2009) 1389-1398C. A. M. Seidel, A. Schulz, M. H. M. Sauer. J. Phys. Chem., 100 (1996) 5541-5553C. A. M. Seidel, A. Schulz, M. H. M. Sauer. J. Phys. Chem., 100 (1996) 5541-5553M. Torimura, S. Kurata, K. Yamada, T. Yokomaku, Y. Kamagata, T. Kanagawa, R. Kurane. Anal. Sci., 17 (2001) 155-160M. Torimura, S. Kurata, K. Yamada, T. Yokomaku, Y. Kamagata, T. Kanagawa, R. Kurane. Anal. Sci., 17 (2001) 155-160X Li, R Zhu, A. Yu, X. S. Zhao. J. Phys. Chem., B115 (2011) 6265-6271X Li, R Zhu, A. Yu, X. S. Zhao. J. Phys. Chem., B115 (2011) 6265-6271R. Zhu, X. Li, X. S. Zhao, A. Yu. J. Phys. Chem., B115 (2011) 5001-5007R. Zhu, X. Li, X. S. Zhao, A. Yu. J. Phys. Chem., B115 (2011) 5001-5007S. O. Kelley, R. E. Holmlin, E. D. A. Stemp, J. K. Barton. J. Am. Chem. Soc., 119 (1997) 9861-9870S. O. Kelley, R. E. Holmlin, E. D. A. Stemp, J. K. Barton. J. Am. Chem. Soc., 119 (1997) 9861-9870A. O. Crockett, C. T. Wittwer. Anal. Biochem., 290 (2001) 89-97A. O. Crockett, C. T. Wittwer. Anal. Biochem., 290 (2001) 89-97Y. Ueno, G.-S. Jiao, K. Burgess. Synthesis, 15 (2004) 2591-2593Y. Ueno, G.-S. Jiao, K. Burgess. Synthesis, 15 (2004) 2591-2593M. H. Lyttle, T. G. Carter, R. M. Cook. Org. Proc. Res. Dev., 5 (2001) 45-49M. H. Lyttle, T. G. Carter, R. M. Cook. Org. Proc. Res. Dev., 5 (2001) 45-49M. Kubista, J. M. Andrade, M. Bengtsson, A. Forootan, J. Jonák, K. Lind, R. Sindelka, R. Sjöback, B. Sjögreen, L. Strömbom, A. Ståhlberg, N. Zoric. Mol. Aspects Med., 27 (2006) 95-125M. Kubista, J. M. Andrade, M. Bengtsson, A. Forootan, J. Jonák, K. Lind, R. Sindelka, R. Sjöback, B. Sjögreen, L. Strömbom, A. Ståhlberg, N. Zoric. Mol. Aspects Med., 27 (2006) 95-125B. Nagy. J. Pediatr. Genet., 2 (2013) 1-8B. Nagy. J. Pediatr. Genet., 2 (2013) 1-8E. Navarro, G. Serrano-Heras, M. J. Castaño, J. Solera. Clin. Chim. Acta, 439 (2015) 231-250E. Navarro, G. Serrano-Heras, M. J. Castaño, J. Solera. Clin. Chim. Acta, 439 (2015) 231-250N. T. Salihah, M. M. Hossain, H. Lubis, M. U. Ahmed. J. Food Sci. Technol., 53 (2016) 2196-2209N. T. Salihah, M. M. Hossain, H. Lubis, M. U. Ahmed. J. Food Sci. Technol., 53 (2016) 2196-2209M. V. Kvach, I. A. Stepanova, I. A. Prokhorenko, A. P. Stupak, D. A. Bolibrukh, V. A. Korshun, V. V. Shmanai. Bioconjugate Chem., 20 (2009) 1673-1682M. V. Kvach, I. A. Stepanova, I. A. Prokhorenko, A. P. Stupak, D. A. Bolibrukh, V. A. Korshun, V. V. Shmanai. Bioconjugate Chem., 20 (2009) 1673-1682S. Nie, D. T. Chiu, R. N. Zare. Science, 266 (1994) 1018-1021S. Nie, D. T. Chiu, R. N. Zare. Science, 266 (1994) 1018-1021H. Jurga-Nowak, E. Banachowicz, A. Dobek, A. Patkowski. J. Phys. Chem., B108 (2004) 2744-2750H. Jurga-Nowak, E. Banachowicz, A. Dobek, A. Patkowski. J. Phys. Chem., B108 (2004) 2744-2750M. Tremayne, B. M. Kariuki, K. D. M. Harris. Angew. Chem. Int. Ed., 36 (1997) 770-772M. Tremayne, B. M. Kariuki, K. D. M. Harris. Angew. Chem. Int. Ed., 36 (1997) 770-772N. Mataga, H. Misuhara, N. Nakashima, Y. Sakata, S. Misumi. J. Lumin., 12/13 (1976) 159-168N. Mataga, H. Misuhara, N. Nakashima, Y. Sakata, S. Misumi. J. Lumin., 12/13 (1976) 159-168T. Okada, M. Migita, N Mataga, Y. Sakata, S. Misumi. J. Am. Chem. Soc., 103 (1981) 4715-4720T. Okada, M. Migita, N Mataga, Y. Sakata, S. Misumi. J. Am. Chem. Soc., 103 (1981) 4715-4720Y. Mo. WIREs Comp. Mol. Sci., 1 (2011) 164-171Y. Mo. WIREs Comp. Mol. Sci., 1 (2011) 164-171K. Pettersson, J. Wiberg, T. Ljungdahl, J. Mårtensson, B. Albinsson. J. Phys. Chem., A110 (2006) 319-326K. Pettersson, J. Wiberg, T. Ljungdahl, J. Mårtensson, B. Albinsson. J. Phys. Chem., A110 (2006) 319-326T. Hines, I. Diez-Perez, J. Hihath, H. Liu, Z. Wang, J. Zhao, G. Zhou, K. Mullen, N. Tao. J. Am. Chem. Soc., 132 (2010) 11658-11664T. Hines, I. Diez-Perez, J. Hihath, H. Liu, Z. Wang, J. Zhao, G. Zhou, K. Mullen, N. Tao. J. Am. Chem. Soc., 132 (2010) 11658-11664H. Sugiyama, I. Saito. J. Am. Chem. Soc., 118 (1996) 7063-7068H. Sugiyama, I. Saito. J. Am. Chem. Soc., 118 (1996) 7063-7068F. Prat, K. N. Houk, C. S. Foote. J. Am. Chem. Soc., 120 (1998) 845-846F. Prat, K. N. Houk, C. S. Foote. J. Am. Chem. Soc., 120 (1998) 845-846F. D. Lewis, X. Liu, J. Liu, R. T. Hayes, M. R. Wasielewski. J. Am. Chem. Soc., 122 (2000) 12037-12038F. D. Lewis, X. Liu, J. Liu, R. T. Hayes, M. R. Wasielewski. J. Am. Chem. Soc., 122 (2000) 12037-12038S. Yokojima, N. Yoshiki, W. Yonai, A. Okada. J. Phys. Chem., B113 (2009) 16384-16392S. Yokojima, N. Yoshiki, W. Yonai, A. Okada. J. Phys. Chem., B113 (2009) 16384-16392G. Gill, D. M. Pawar, E. A. Noe. J. Org. Chem., 70 (2005) 10726-10731G. Gill, D. M. Pawar, E. A. Noe. J. Org. Chem., 70 (2005) 10726-10731

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