Расчет параметров связывания противоопухолевого антибиотика ActII с ДНК методом ДСК Ткаченко Е.С.

Расчет параметров связывания противоопухолевого
антибиотика ActII с ДНК методом ДСК
РФФ, кафедра медицинской и биологической физики
Ткаченко Е.С.
Работа выполнена в отделе криобиофизики
Института проблем криобиологии и криомедицины
НАН Украины, Харьков, Украина
Руководитель: д.б.н., профессор Зинченко А.В.
Типы взаимодействия биологически активных
веществ с ДНК
Связывание
в бороздке
Интеркаляция
Неспецифический внешний
тип связывания
Sar
Sar
L-N-MeVal
L-Pro
D-Val
O
O
D-Val
L-Thr
NH
L-N-MeVal
L-Pro
L-Thr
O
O
H3C
NH
NH
O
O
CH3
NH
N
N
NH2
O
O
CH3
N
N
NH2
O
O
Act II
Актиномицин D
Цель работы
• исследование влияния ActII на термодинамические
параметры плавления ДНК
• определение параметров связывания лиганда с ДНК
CH3
Методы
Измерения теплопоглощения свободной ДНК и ДНК в комплексах с ActII
проводились
на
дифференциальном
адиабатическом
сканирующем
микрокалориметре ДАСМ-4
Схема сканирующего микрокалориметра
Параметры плавления, определяемые из данных ДСК
T2
H   C p dT
T1
S 
T2

T1
C p
T
dT
G  H  TS
характеристические температуры перехода :
- Т1/2-температура при которой 50% ДНК находится в
расплетенном состоянии
-Tmmax – температура в максимуме пика перехода
-ТG – температура при которой стандартный
термодинамический потенциал Гиббса (ΔG) равен 0.
-∆T-температурный интервал плавления
Параметры связывания, определяемые из данных ДСК
δ∆H = ∆Hкомпл - ∆HДНК
δ ∆H = r·∆Hсвязывания
где δ ∆ Н - разница в энтальпии плавления одного моля нуклеотидов свободной ДНК и ДНК
в составе комплекса с лигандом;
r – количество молей лиганда, связанного с одним молем нуклеотидов.
Кривые теплопоглощения свободной ДНК и комплексов ДНК – Act II
при различных значениях P/D.
Зависимости ΔH, Δ S и Δ G от относительной концентрации
ActII (D/Р)
Интегральные кривые плавления комплексов ДНКActII
T, K
TG
390
Tmax
T1/2
380
T
T, K
40
36
32
28
370
24
20
360
16
12
350
8
340
0
20
40
60
80
100
120
140 P/D
Зависимость температуры и температурного интервала
плавления от соотношения концентрации ДНК-ActII
Энтальпия и свободная энергия связывания,
приходящаяся на моль ActII
Выводы
Из дифференциальных кривых плавления определены
термодинамические параметры плавления комплексов ДНК-ActII
при различных концентрациях ActII.
1.
2. Показано, что АсtII может образовывать с ДНК два
термодинамически различных типа комплексов. Оба типа
комплексов приводят к увеличению температуры, ∆H, ∆S, ∆G
плавления ДНК.
3. Зависимость температуры плавления от P/D носит нелинейный
характер. Уменьшение интервала плавления при P/D<30
обусловлено более равномерным распределением лиганда на
матрице ДНК при образовании комплекса по типу внешнего
связывания.
4. Рассчитаны энтальпия и свободная энергия связывания ДНК и
ActII при различных концентрациях ActII. Для комплекса по типу
интеркаляции эти значения составляют ∆Нсв=290 kJ/M и ∆Gсв=71,5
kJ/M , соответственно. Для внешнего типа ∆Нсв= 130kJ/M и
∆Gсв=37kJ/M.