Анотація до роботи:

Рогова О.В. Фізичні механізми комплексоутворення біологічно активних ароматичних речовин із фрагментами ДНК різної структурної організації. – Рукопис.

Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 03.00.02 – біофізика. – Севастопольський національний технічний університет м. Севастополь, 2005.

Вивчено механізми комплексоутворення біологічно активних ароматичних речовин з дезоксиолігонуклеотидами різної вторинної структури (мономерна, дуплексна і шпилькова форми ДНК). Для визначення параметрів комплексів, використані методи одно- і двомірної спектроскопії ЯМР (500/600 МГц). Розрахунок просторових структур виконаний методами молекулярної механіки з використанням програми X-PLOR. Досліджено комплексоутворення феноксазонового антибіотика ActII з тетрануклеотидом 5’-d(TpGpCpА), антрациклинового антибіотика дауноміцину з гексануклеотидом 5’-d(GpCpApTpGpС). Проведено порівняльний аналіз взаємодії бромистого етидія з гептануклеотидом d(GpCpGpApApGpС), що утворює у розчині стабільну шпилькову структуру, і одноланцюговим тетрануклеотидом d(GpApApG), що є складовим елементом нуклеотидної послідовності гептамера. Показано, що одноланцюгові несамокомплементарні олігонуклеотиди однакового нуклеотидного складу з петлею шпильки, можуть бути використані як модельні системи для дослідження комплексоутворення лігандів зі шпильковими структурами у водному розчині.

Зроблено висновки про специфіку взаємодії лігандів із фрагментами ДНК різної структурної організації, про особливості використання методик ЯМР для аналізу структур досліджених олігомерів і їхніх комплексів з біологічно активними речовинами.

1. Показано, що положення резонансів протонів в олігомері ДНК дає цілком однозначну інформацію про особливості конформаційних станів молекул ДНК, дозволяє виявити структури, які мають відхилення від стандартної геометрії подвійної спіралі (зокрема, це відноситься до одноланцюгових та шпилькових структур ДНК).

2. Уперше досліджено комплексоутворення синтетичного феноксазонового з'єднання актиноцил-біс-(2-диметиламіноетил) аміду (ActII) із самокомплементарним дезокситетрануклеотидом 5’-d(TрGрCрA) у водно-сольовому розчині методом двомірної ЯМР спектроскопії. Побудовані найбільш імовірні структури комплексів ActII з дуплексом тетрануклеотиду на основі даних 2M NOESY спектрів і визначені фізичні фактори, відповідальні за специфіку зв'язування антибіотика з ДНК.

3. Виявлено компактну складчасту (типу шпильки) структуру одноланцюгової послідовності самокомплементарного олігонуклеотиду d(GCATGC) у водному розчині при дослідженні самоасоціації гексамера методом ¹Н ЯМР спектроскопії. Показано, що наявність термінальних d(GC)-сайтів у сполученні з центральними d(AT)-сайтами в самокомплементарних дезоксиолігонуклеотидах створює умови для формування неканонічних компактних структур (подібних до шпильки) у досить коротких одноланцюгових послідовностях ДНК.

4. Показано, що аналіз даних одномірної ЯМР спектроскопії – концентраційних і температурних залежностей протонних хімічних зсувів – молекулярних систем у водно-сольовому розчині за певних умов експерименту (діапазон концентрацій і температур, типи і послідовність основ в олігонуклеотидному ланцюзі, вид вторинної структури ДНК і т.п.) може бути використаний для визначення особливостей просторових структур олігомерів ДНК (шпилькові структури, одноланцюгові послідовності ДНК).

5. Вперше досліджено комплексоутворення антрациклінового антипухлинного антибіотика дауноміцина з дезоксигексануклеотидом d(GCATGC). На основі даних одномірної і двомірної ЯМР спектроскопії визначені структурні і термодинамічні параметри різних типів комплексів, побудована найбільш імовірна структура комплексу DAU з дуплексом гексамера ДНК. Показано, що триплет d(GCA) є сайтом переважної посадки DAU на олігонуклеотидну послідовність ДНК.

6. На основі порівняльного аналізу комплексоутворення фенантридинового барвника бромистого етидію з одноланцюговою послідовністю d(GpApApG) і петлею шпилькової структури d(GpCpGpApApGpC) однакового нуклеотидного складу показано, що одноланцюгові несамокомплементарні олігонуклеотиди однакового нуклеотидного складу з петлею шпильки можуть бути використовани як модельні системи для дослідження взаємодії ароматичних лігандів зі шпильковими структурами у водному розчині.

Публікації автора:

1. Веселков А.Н., Итон Р.Дж., Лантушенко А.О., Рогова О.В., Эрнандес Сантьяго А., Дэвис Д.Б. 2М ¹H-ЯМР анализ комплексообразования феноксазонового антибиотика актиноцил-бис-(2-диметиламиноэтил) амида с дезокситетрануклеотидом 5-d(TpGpCpA) в водном растворе // Биополимеры и клетка. - 2003. – Т.19. - № 5. - С.377-386.

2. Барановский C.Ф., Рогова О.В., Эрнандес Сантьяго А.А., Завьялова О.С., Веселков А.Н. Термодинамика комплексообразования ароматического лиганда с одноцепочечной последовательностью и петлей шпилечной структуры одинакового нуклеотидного состава // Биополимеры и клетка. - 2004. – Т.20. - № 3. - С.215-223.

3. Pahomov V.I. , Rogova O.V., Volynkin V.S. , Veselkov K.A. , Hernandez Santiago A.A. , Semanin A.V. , Djimant L.N. , Veselkov A.N. Distinctive features of complexation of anthracycline antibiotic daunomycin with deoxyhexanucleotide d(GCATGC) in aqueous solution: 1D- and 2D-NMR analysis // SPIE Proceedings. – 2004. –V.5507. –P. 333- 341.

4. Веселков А.Н., Лантушенко А.О., Рогова О.В., Веселков Д.А., Дэвис Д.Б. Термодинамический анализ самоассоциации антибиотика актиноцил-бис-(2-диметиламиноэтил) амида в водном растворе методом ¹H ЯМР спектроскопии // Журн.органич.химии. – 2003. – T. 39, вып. 1. – C. 96-100.

5. Пахомов В.И., Итон Р.Дж., Веселков К.А., Рогова О.В., Дымант Л.Н. Структурні та термодинамічні параметри комплексів дауноміцина з дезоксигексануклеотидами за даними ЯМР- спектроскопії // Вестник СевГТУ (Физика и математика). – 2003. – № 43. – C.29-38.

6. Рогова О.В., Волынкин В.С., Рыбакова К.А., Пахомов В.И. ¹Н-ЯМР анализ самоассоциации самокомплементарного дезоксигексануклеотида 5-d(GpCpApTpGpC) в водном растворе // Вестник СевГТУ (Физика и математика). – 2004. – № 59. – C. 22-30.

7. Завьялова О.С., Рогова О.В., Печенкина А.И., Барановский С.Ф. Анализ особенностей вторичной структуры коротких фрагментов ДНК по экспериментальным значениям протонных химических сдвигов // Вестник СевГТУ (Физка и математика). – 2004. – № 59. – C. 39-48.

8. Eaton R.J., Davies D.B., Pahomov V.I., Rogova O.V., Hernandez Santiago A.A., Veselkov A.N. 1D- and 2D-¹H NMR analysis of the distinctive features of the self-association of the deoxyhexanucleotide, d(GpCpApTpGpC), and its complexation with daunomycin in aqueous solution // Proceeding of 16^th International meeting on NMR spectroscopy. – Cambridge. – 2003. –P.156.

9. Lantushenko A.O., Rogova O.V., Davies D.B., Veselkov A.N. ¹H NMR analysis of self-association of synthetic phenoxazone antibiotics in aqueous solution // III съезд УБФО. – Львів – 2002. – Р. 42.

10. Рогова О.В., Волынкин В.С., Веселков К.А., Пахомов В.И. Особенности процесса самоассоциации дезоксигексануклеотидов в водном растворе: ¹H ЯМР анализ // Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2003». – Севастополь, ЧФ МГУ. – 2003. – С.80.

11. D.B. Davies, L.N. Djimant, O.V. Rogova., D.N. Ermolaev, A.N. Veselkov. ¹H NMR analysis and MM calculations of a distinctive single-stranded, folded structure of the self-complementary deoxyhexanucleotide, 5-d(GpCpApTpGpC) // 17^th EENC/32^nd Ampere Conference. – Lille. – 2004. – ID PO287.

12. Davies D.B., Eaton R.J., Pahomov V.I., Volynkin V.S., Rogova O.V., Veselkov K.A., Hernandez Santiago A.A., Veselkov A.N. ¹H NMR analysis of the stability of self-complementary deoxyhexanucleotides in aqueous solution // Abstracts of XVI International School-Seminar on Spectroscopy of Molecules and Crystals. – Sevastopol. – 2003. – P.248.

13. Pahomov V.I., Rogova O.V., Volynkin V.S., Veselkov K.A., Hernandez Santiago A.A., Semanin A.V., Djimant L.N., Veselkov A.N. Distinctive features of complexation of anthracycline antibiotic daunomycin with deoxyhexanucleotides, d(GCATGC) and d(TACGTA), in aqueous solution: 1D- and 2D-NMR analysis // Abstracts of XVI International School-Seminar on Spectroscopy of Molecules and Crystals. – Sevastopol. – 2003. – P.303.

14. Rogova O.V., Volynkin V. S., Zavyalova O.S., Veselkov A.N. Comparative analysis of complexation of phenanthridine dye with single-stranded deoxyoligonucleotide and a hairpin loop of the same nucleotide content // Proceeding of 4^th international young scientists conference on applied physics. – Kyiv. – 2003. – P.154–155.

15. Завьялова О.С., Рогова О.В., Печенкина А.И., Барановский С.Ф. Анализ особенностей вторичной структуры коротких фрагментов ДНК по экспериментальным значениям протонных химических сдвигов // Доповіді I Українськой науковой конференції “Проблеми біологічної і медичної фізики”. – Харьків. – 2004. – C. 55.

16. Дымант Л.Н., Рогова О.В., Ермолаев Д.Н., Веселков А.Н. Сравнительный анализ самоассоциации изомерных дезоксигексануклеотидов 5’-d(GpCpApTpGpC) и 5’-d(CpGpTpApCpG) в растворе // Доповіді I Українськой науковой конференції “Проблеми біологічної і медичної фізики”. – Харьків. –2004. – C. 56.

17. Евстигнеев М.П., Рогова О.В., Волынкин В.С., Пахомов В.И., Веселков А.Н. 2М-ЯМР анализ комплексообразования дезокситетрануклеотида d(TрGрCрA) с синтетическими производными актиномицина D // Доповіді I Українськой науковой конференції “Проблеми біологічної і медичної фізики”. – Харьків. – 2004р. – C.57.