https://doi.org/10.15255/KUI.2004.006
Objavljen: Kem. Ind. 54 (2) (2005) 43–55
Referentni broj rada: KUI-06/2004
Tip rada: Izvorni znanstveni rad
Preuzmi rad:  PDF

Prepoznavanje nukleotida i polinukleotida pomoću derivata fenantridinija i diazapirenija u vodenom mediju

L. Tumir, I. Piantanida i M. Žinić

Sažetak

Ispitane su interakcije 4,9-diazapirenijevih kationa s nukleotidima i polinukleotidima u puferiranim vodenim otopinama (pH 5 ili 7) uz uporabu UV-Vis spektrofotometrije, fluorescencije, NMR-spektroskopije i viskozimetrije. Pri tome nastaju kompleksi nukleotid/4,9-diazapirenij i nukleotid/fenantridinij u stehiometrijskom omjeru 1 : 1 s konstantama stabilnosti log Ks 1,6–2,8 i log Ks do 2,3, redom, što ukazuje da veća površina kationskog heteroaromata ne povećava vezanje nukleotida. Pokazalo se da konstante stabilnosti ne ovise o naboju nukleotida, što ukazuje na to da su u takvim kompleksima aromatske interakcije slaganja dominantne u odnosu na Coulombove interakcije. Monomerni 4,9-diazapirenijevi kationi interkaliraju u ss- i ds-polinukleotide. Afiniteti vezanja potpuno su neovisni o broju permanentnih naboja prisutnih u aromatskom sustavu, ali znatno ovise o tipu vezanog supstituenta. Diamino supstituirani derivati 4,9-diazapirenija pokazali su najveći afinitet prema polinukleotidima, najveću stabilizaciju dvostruke uzvojnice te visoko specifični fluorescencijski odgovor prilikom vezanja na dvolančane G – C (gašenje) i A – U(T) (porast emisije) polimere. Interakcije 2,7-diamino-4,9-diazapirenijevih derivata sa ss-polinukleotidima, za razliku od ostalih derivata, neuobičajeno ovise o vrsti polinukleotida te u nekim slučajevima o pH. Bis(4,9-diazapirenijevi) dikationski derivati, koji se međusobno razlikuju u krutosti i duljini premosnice koja povezuje diazapirenske jedinice, vežu se na ds-polinukleotide monointerkaliranjem, pri čemu neki od njih pokazuju snažne dodatne interakcije diazapirenijeve jedinice koja nije interkalirala s vanjskom površinom polinukleotida. Pripravljeni su novi konjugati fenantridinija i nukleo-baza te su ispitani pomoću spektroskopskih metoda. Analiza 1H NMR, UV-Vis i fluorescencijskih spektara u vodenim otopinama pokazala je da postoje unutarmolekulske interakcije između fenantridinijeve jedinice i nukleo-baze te da se molekule nalaze u slijepljenoj konformaciji. Fluorimetrijske titracije pokazale su da konjugati fenantridinija i nukleo-baza 9, 10, 15 i 16 te referentni spojevi 9 i 14 stvaraju komplekse s nukleotidima u vodi stehiometrije 1 : 1, s konstantama stabilnosti u rasponu 101 do 102 mol–1 dm3, dok spojevi 11 i 13 formiraju interkalativni tip kompleksa, pri čemu je aromatska jedinica nukleotida stavljena između fenantridinija i kovalentno vezane nukleo-baze, te su konstante stabilnosti takvih kompleksa 103–104 mol–1 dm3. Konjugati vežu komplementarne kao i nekomplementarne nukleotide, bez prepoznavanja komplementarne nukleo-baze. U svim kompleksima s nukleotidima pokazalo se da su dominantne aromatske π
…
π interakcije slaganja. N-protonirani konjugati fenatridinija i adenina 10 i 11 pokazali su specifične spektroskopske promjene i afinitet prema poli-U koji je dva reda veličine veći nego kod uracilnih konjugata 12, 13 i 15 te referentnih spojeva 9 i 14, zbog specifičnih interakcija, vjerojatno Watson-Crickovih veza, između adenina i uracila. Za razliku konjugata 10 i 11, N-metilirani konjugat fenantridinija i adenina 16 pokazao je pri pH 5 pojačani afinitet za dvolančani (ds-)poly-AH+. N-metilirani spojevi 14–16 nisu prilikom vezanja ss-polinukleotida pokazali pojačan afinitet za vezanje komplementarnog polinukleotida. Ovi rezultati pokazuju da protoniranje odnosno permanentni naboj na interkalatoru značajno utječu na vezanje spojeva na polinukleotide.

Ovo djelo je dano na korištenje pod licencom Creative Commons Imenovanje 4.0 međunarodna

Ključne riječi

fenantridinij, diazapirenij, DNK, RNK, interkaliranje