Анотація до роботи:

Духопельников Є.В. Молекулярні механізми взіємодії нових антибіотиків актиноцинового ряду з матрицями нуклеїнових кислот. – Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 03.00.02 – біофізика. Харківський національний університет ім В.Н.Каразина, м. Харків 2005

Методами ІЧ спектроскопії, диференціальної скануючої калориметрії та п’єзогравіметрії проведено дослідження структури та стабільності комплексів похідних актиноцину (Act II – V) з poly(rC) та ДНК. Показано, що комплекс з poly(rC) утворюється за типом зовнішнього зв'язування з сахарофосфатним ланцюгом. Температура та ентальпія плавлення комплекса poly(rC)-Act III менша ніж вільної poly(rC). Зміни в спектрах ДНК при утворенні комплексів свідчать про часткове порушення стопочної структури азотистих основ. Припущено, що ці зміни викликані інтеркаляцією феноксазонового хромофору в ДНК. Ліганд Act II додатково утворює зв'язки з сахарофосфатним ланцюгом. Стабілізація комплексів ДНК з похідними актиноцину визначається ентальпійним фактором. Максимальну стабільність має комплекс ДНК - Act II.

Визначено центри гідратації похідних актиноцину та їх комплексів з полінуклеотидними матрицями. Показано, що взаємодія з похідними актиноцину по-різному впливає на гідратну оболонку ДНК та poly(rC). Внесок гідратації в загальну енергію стабілізації комплексів складає 60-80%

1. Вперше проведено квантово-хімічні розрахунки геометрії та ІЧ-спектрів похідних актиноцину. На підставі характеристичності частот смуг поглинання та теоретичних розрахунків виконано віднесення для основних смуг поглинання феноксазонового хромофору в експериментальних спектрах. Досліджено похідні актиноцину в плівках при різних значеннях відносної вологості та визначено центри їх гідратації.

   Досліджено взаємодію похідного актиноцину Act III з односпіральною та двоспіральною структурами poly(rС). Зміни спектральних параметрів в області 950-1300 см^-1 свідчать про зв'язування Act III із сахарофосфатним ланцюгом poly(rС). Взаємодії похідного актиноцину з азотистими основами не виявлено.

   Вперше отримано ІЧ спектри плівкових зразків комплексів ДНК - Act II–V у дейтерованому та недейтерованому станах. Спектральні зміни в області 1400-1800 см^-1 свідчать про часткове порушення стопочної структури азотистих основ. Припущено, що ці зміни викликано інтеркаляцією феноксазонового хромофору між G-C парами ДНК.

   Встановлено, що на відміну від інших похідних актиноцину, Act II утворює додаткові зв'язки між своїми боковими ланцюгами й сахарофосфатним ланцюгом ДНК.

   Методом калориметрії вперше визначено термодинамічні параметри теплової денатурації комплексів ДНК і двоспіральної poly(rС) з похідними актиноцину. Виявлено, що температура й ентальпія плавлення комплексу poly(rС)-Act III менше, ніж вільної poly(rС). Стабільність та термостабільність комплексів ДНК з лігандами Act III-V вище, ніж вільної ДНК. Найбільшу стабільність має комплекс ДНК з похідним актиноцину Act II, що виявляє максимальну біологічну активність серед досліджених лігандів.

   Методом ІЧ спектроскопії визначено центри гідратації похідних актиноцину та їх комплексів з полінуклеотидними матрицями. Показано, що взаємодія з похідними актиноцину по-різному впливає на гідратну оболонку ДНК і двоспіральної poly(rС). Апроксимація експериментальних ізотерм гідратації рівнянням Д'арси й Вата дозволила визначити енергії взаємодії молекул води з комплексами. Внесок гідратації в загальну енергію стабілізації комплексів становить 60-80 %.

Публікації автора:

1. Семёнов М.А., Круглова Е.Б., Духопельников Е.В., Больбух Т.В., Малеев В.Я. Физические механизмы взаимодействия производных актиноцина с ДНК 3. Спектроскопическое исследование влияния воды на взаимодействие актиноцил-бис-(3-диметиламинопропил) амина с одно- и двухспиральными структурами полицитидиловой кислоты. //Вісник Харківського Університету №560, Біофізичний Вісник. - 2001. -Вып.2 (9). -С. 33-39.

2. Березняк Е.Г, Семенов М.А., Больбух Т.В., Духопельников Е.В, Шестопалова А.В., Малеев В.Я. Исследование влияния воды на взаимодействие ДНК и производных актиноцина с различной длиной аминоалкильных цепочек методамиИК-спектроскопии и компьютерного моделирования. // Биофизика. -2002. -т.47, -№ 6, -с. 1019-1026.

3. Больбух Т.В., Духопельников Е.В., Семенов М.А., Березняк Е.Г., Малеев В.Я., Глибин Е.Н., Овчинников Д.В. Физические механизмы взаимодействия производных актиноцина с ДНК 7. Пьезогравиметрическое исследование комплексов ДНК с производными актиноцина // Вісник Харківського Університету №560, Біофізичний Вісник. -2002. -Вып.1 (10). -С. 30-35.

4. Духопельников Е.В., Березняк Е.Г., Иванов А.Ю., Судаков А.А., Семенов М.А., Малеев В.Я. Колебательные спектры производных феноксазина, изолированных в аргоновых матрицах. эксперимент и расчет // Вісник Харківського національного університету №606, Біофізичний вісник. -2003. -Вып.2 (13), -с. 5-11.

5. Больбух Т.В., Духопельников Є.В., Березняк К.Г., Семенов М.О, Малєєв В.Я. Ізотерми гідратації комплексів ДНК з похідними актиноцину // Тези Доповідей IІІ З’їзду Українсько-Го Біофізичного Товариства, Львів, -2002 -С.27.

6. Березняк К.Г., Больбух Т.В., Глібін Є.М., Духопельников Є.В., Овчинников Д.В., Семенов М.О. Взаємодія ДНК з похідними актиноцину за даними ІЧ-спектроскопії // Тези Доповідей IІІ З’їзду Українського Біофізичного Товариства, Львів. -2002 ., -С.28.

7. Больбух Т.В., Березняк Е.Г., Духопельников Е.В., Зинченко А.В., Семенов М.А., Малеев В.Я. Термодинамические параметры взаимодействия ДНК с производными актиноцина // Тези Доповідей IІІ З’їзду Українського Біофізичного Товариства, Львів, -2002. -Р., С.26.

8. Bereznyak Е.G., Dukhopelnykov Ye.V., Semenov М.А., Ivanov А.Yu, Glibin Е.N., Маlееv V.Ya Theoretical and experimental investigations of IR spectra of actinocin derivatives // Proceedings of the XVI Intern.School-Seminar "Spectroscopy of molecules and crystals", Sevastopol, Ukraine. -2003. -p.286.

9. Духопельников Е.В Исследование взаимодействия в системе ДНК-вода-производные актиноцина // Тез. докл. III Харьковская конф. мол. уч. “Микроволновая электроника и радиолокация”. Харьков, -2004, -с.25.

10. Духопельников Е.В Вклад гидратации в энергию стабилизации комплексов производных актиноцина с ДНК и poly2(rС). // Тези доповідей Конференція молодих вчених Фізика Низьких Температур (КМВ-ФНТ-2004), Харків -2004. -с.23.

11. Духопельников Е.В. , Круглова Е.Б., Березняк Е.Г., Семенов М.А., Зинченко А.В. Калориметрические и спектрофотометрические исследования стабильности двуспиральной poly(rС) в присутствии производного актиноцина. // Тези Доповідей І Української наукової конференції проблеми біологічної і медичної фізики ПБМФ-2004 Харків-2004 -с.51.

12. Е.В.Духопельников, Е.Г.Березняк, М.А.Семенов Молекулярные механизмы взаимодействия новых антибиотиков актиноцинового ряда с матрицами нуклеиновых кислот // Тези Доповідей І Української наукової конференції проблеми біологічної і медичної фізики ПБМФ-2004 Харків-2004 -с.49.