О новом подходе к изучению и оценке эффективности ДНК-специфичных радиопротекторов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследована принципиальная возможность использования способности молекул ДНК низкой молекулярной массы образовывать оптически активные холестерические жидкокристаллические дисперсии (ХЖКД) для оценки эффективности ДНК-специфичных радиопротекторов. На примере широко известного красителя Hoechst 33258, взаимодействующего с ДНК по модели связывания в малой бороздке и обладающего выраженными радиозащитными свойствами, показано, что изменение амплитуды аномального сигнала кругового дихроизма ХЖКД, формируемых из молекул ДНК, предварительно облученных рентгеновским излучением в отсутствии и в присутствии исследуемого соединения, позволяет оценить величину его защитного действия.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. А. Колыванова

Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН; Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России

Email: morozov.v.n@mail.ru
Россия, 119334, Москва, ул. Косыгина, 4; 123098, Москва, ул. Живописная, 46

Н. С. Лифановский

Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН

Email: morozov.v.n@mail.ru
Россия, 119334, Москва, ул. Косыгина, 4

Е. А. Никитин

МГУ им. М.В. Ломоносова

Email: morozov.v.n@mail.ru

xимический факультет

Россия, 119991, Москва, ул. Ленинские горы, 46

М. А. Климович

Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН; Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России

Email: morozov.v.n@mail.ru
Россия, 119334, Москва, ул. Косыгина, 4; 123098, Москва, ул. Живописная, 46

А. В. Белоусов

Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России

Email: morozov.v.n@mail.ru
Россия, 123098, Москва, ул. Живописная, 46

В. Ю. Тюрин

МГУ им. М.В. Ломоносова

Email: morozov.v.n@mail.ru

xимический факультет

Россия, 119991, Москва, ул. Ленинские горы, 46

В. А. Кузьмин

Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН

Email: morozov.v.n@mail.ru
Россия, 119334, Москва, ул. Косыгина, 4

В. Н. Морозов

Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: morozov.v.n@mail.ru
Россия, 119334, Москва, ул. Косыгина, 4

Список литературы

  1. Рождественский Л.М. // Радиац. биология. Радиоэкология. 2017. Т. 57. № 2. С. 117.
  2. Васин М.В. Средства профилактики и лечения лучевых поражений. М.: РМАПО, 2001. 312 с.
  3. Singh V.K., Hanlon B.K., Santiago P.T., Seed T.M. // Int. J. Radiat. Biol. 2017. V. 93. № 9. P. 885.
  4. Mishra K., Alsbeih G. // 3 Biotech. 2017. V. 7. № 5. P. 292.
  5. Mun G.I., Kim S., Choi E., Kim C.S., Lee Y.S. // Arch. Pharm. Res. 2018. V. 41. № 11. P. 1033.
  6. Zivkovic-Radojevic M., Milosavljevic N., Miladinovic T.B., Janković S., Folic M. // Int. J. Radiat. Biol. 2023. V. 99. № 4. P. 594.
  7. Liu L., Liang Z., Ma S., Li L., Liu X. // Mol. Med. Rep. 2023. V. 27. № 3. P. 66.
  8. Баранов А.Е., Рождественский Л.М. // Радиац. биология. Радиоэкология. 2008. Т. 48. № 3. С. 287.
  9. Smoluk G.D., Fahey R.C., Ward J.F. // Radiat. Res. 1986. V. 107. № 2. P. 194.
  10. Isabelle V., Franchet-Beuzit J., Sabattier R., Laine B., Spotheim-Maurizot M., Charlier M. // Int. J. Radiat. Biol. 1993. V. 63. № 6. P. 749.
  11. Chiu S., Oleinick N.L. // Radiat. Res. 1998. V. 149. № 6. P. 543.
  12. Mishra K., Bhardwaj R., Chaudhury N.K. // Radiat. Res. 2009. V. 172. № 6. P. 698.
  13. Sharma D., Singh A., Pathak M., Kaur L., Kumar V., Roy B.G., Ojha H. // Chem. Biol. Interact. 2020. V. 332. P. 109313.
  14. Lobachevsky P., Ivashkevich A., Martin O.A., Martin R.F. DNA-Binding radioprotectors. In Selected Topics in DNA Repair. Chen C., Ed. London: InTech, 2011. P. 497–518.
  15. Smith P.J., Anderson C.O. // Int. J. Radiat. Biol. 1984. V. 46. № 4. P. 331.
  16. Martin R.F., Broadhurst S., D’Abrew S., Budd R., Sephton R., Reum M., Kelly D.P. // Br. J. Cancer. 1996. V. 74. № 27. P. S99.
  17. Tawar U., Jain A.K., Dwarakanath B.S., Chandra R., Singh Y., Chaudhury N.K., Khaitan D., Tandon V. // J. Med. Chem. 2003. V. 46. № 18. P. 3785.
  18. Nimesh H., Tiwari V., Yang C., Gundala S.R., Chuttani K., Hazari P.P., Mishra A.K., Sharma A., Lal J., Katyal A., Aneja R., Tandon V. // Mol. Pharmacol. 2015. V. 88. № 4. P. 768.
  19. Martin R.F., Broadhurst S., Reum M.E., Squire C.J., Clark G.R., Lobachevsky P.N., White J.M., Clark C., Sy D., Spotheim-Maurizot M., Kelly D.P. // Cancer Res. 2004. V. 64. № 3. P. 1067.
  20. Koval V.S., Arutyunyan A.F., Salyanov V.I., Klimova R.R., Kushch A.A., Rybalkina E.Y., Susova O.Y., Zhuze A.L. // Bioorg. Med. Chem. 2018. V. 26. № 9. P. 2302.
  21. Koval V.S., Arutyunyan A.F., Salyanov V.I., Kostyukov A.A., Melkina O.E., Zavilgelsky G.B., Klimova R.R., Kushch A.A., Korolev S.P., Agapkina Y.Y., Gottikh M.B., Vaiman A.V., Rybalkina E.Y., Susova O.Y., Zhuze A.L. // Bioorg. Med. Chem. 2020. V. 28. № 7. P. 115378.
  22. Kolyvanova M.A., Klimovich M.A., Belousov A.V., Kuzmin V.A., Morozov V.N. // Photonics. 2022. V. 9. № 11. P. 787.
  23. Kolyvanova M.A., Klimovich M.A., Shibaeva A.V., Koshevaya E.D., Bushmanov Y.A., Belousov A.V., Kuzmin V.A., Morozov V.N. // Liq. Cryst. 2022. V. 49. № 10. P. 1359.
  24. Morozov V.N., Klimovich M.A., Kostyukov A.A., Belousov A.V., Kolyvanova M.A., Nekipelova T.D., Kuzmin V.A. // J. Lumin. 2022. V. 252. P. 119381.
  25. Bucevičius J., Lukinavičius G., Gerasimaitė R. // Chemosensors. 2018. V. 6. № 2. P. 18.
  26. Denison L., Haigh A., D’Cunha G., Martin R.F. // Int. J. Radiat. Biol. 1992. V. 61. № 1. P. 69.
  27. Martin R.F., Denison L. // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 1992. V. 23. № 3. P. 579.
  28. Kakkar R., Garg R., Suruchi // J. Mol. Struct. 2004. V. 668. № 2–3. P. 243.
  29. Scholes G., Ward J.F., Weiss J. // J. Mol. Biol. 1960. V. 2. № 6. P. 379.
  30. Tankovskaia S.A., Kotb O.M., Dommes O.A., Paston S.V. // Spectrochim. Acta A Mol. Biomol. Spectrosc. 2018. V. 200. P. 85.
  31. Bazhulina N.P., Nikitin A.M., Rodin S.A., Surovaya A.N., Kravatsky Y.V., Pismensky V.F., Archipova V.S., Martin R., Gursky G.V. // J. Biomol. Struct. Dyn. 2009. V. 26. № 6. P. 701.
  32. Kolyvanova M.A., Klimovich M.A., Koshevaya E.D., Nikitin E.A., Lifanovsky N.S., Tyurin V.Y., Belousov A.V., Trofimov A.V., Kuzmin V.A., Morozov V.N. // Photonics. 2023. V. 10. № 6. P. 671.
  33. Gehlen M.H. // J. Photochem. Photobiol. C. 2020. V. 42. P. 100338.
  34. Jordan C.F., Lerman L.S., Venable J.H. // Nat. New Biol. 1972. V. 236. № 64. P. 67.
  35. Morozov V.N., Klimovich M.A., Shibaeva A.V., Klimovich O.N., Koshevaya E.D., Kolyvanova M.A., Kuzmin V.A. // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. № 14. P. 11365.
  36. Евдокимов Ю.М., Скуридин С.Г., Салянов В.И., Волков В.В., Дадинова Л.А., Компанец О.Н., Кац Е.И. // Биофизика. 2015. Т. 60. № 5. С. 861.
  37. Sonntag C. Free-radical-induced DNA damage and its repair. Berlin: Springer, 2006. 523 p.
  38. Евдокимов Ю.М., Салянов В.И., Семенов С.В., Скуридин С.Г. Жидкокристаллические дисперсии и наноконструкции ДНК. М.: Радиотехника, 2008. 296 с.
  39. Колыванова М.А., Белоусов А.В., Кузьмин В.А., Морозов В.Н. // Химия высоких энергий. 2022. Т. 56. № 5. С. 416.
  40. Subiel A., Ashmore R., Schettino G. // Theranostics. 2016. V. 6. № 10. P. 1651.
  41. Raghuraman M., Verma P., Kunwar A., Phadnis P.P., Jain V.K., Priyadarsini K.I. // Metallomics. 2017. V. 9. P. 715.
  42. Bondet V., Brand-Williams W., Berset C. // Food Sci. Technol. 1997. V. 30. № 6. P. 609.
  43. Miller N.J., Rice-Evans C., Davies M.J., Gopinathan V., Milner A. // Clin. Sci. 1993. V. 84. № 4. P. 407.
  44. Kubo I., Masuoka N., Ha T.J., Tsujimoto K. // Food Chem. 2006. V. 99. № 3. P. 55.
  45. Sakanaka S., Tachibana Y. // Food Chem. 2006. V. 95. № 2. P. 243.
  46. Rajagopalan R., Wani K., Huilgol N.G., Kagiya T.V., Krishnan Nair C.K. // J. Radiat. Res. 2002. V. 43. № 2. P. 153.
  47. Mishra K., Bhardwaj R., Chaudhury N.K. // Radiat. Res. 2009. V. 172. № 6. P. 698.
  48. Morozov K.V., Kolyvanova M.A., Kartseva M.E., Shishmakova E.M., Dement’eva O.V., Isagulieva A.K., Salpagarov M.H., Belousov A.V., Rudoy V.M., Shtil A.A., Samoylov A.S., Morozov V.N. // Nanomaterials. 2020. V. 10. № 5. P. 952.
  49. Saito M., Kobayashi M., Iwabuchi S.I., Morita Y., Takamura Y., Tamiya E. // J. Biochem. 2004. V. 136. № 6. P. 813.
  50. Евдокимов Ю.М., Компанец О.Н. // Научное приборостроение. 2018. Т. 28. № 3. С. 44.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. (а) Нормированные спектры поглощения водно-солевого раствора ДНК до (черный) и после облучения в дозе 1000 Гр (красный). Нормирование выполнено на величину оптической плотности на длине волны 206 нм в необлученном образце. (б) Зависимости величины Hλ на длинах волн 260 нм (черный) и 206 нм (красный) от поглощенной дозы. (в) Спектры КД нативного раствора ДНК (черный) и облученного в дозе 1000 Гр (красный). (г) Дозовые зависимости амплитуд положительного (черный) и отрицательного (красный) КД-сигналов.

Скачать (298KB)
Метаданные
3. Рис. 2. (а) Нормированные спектры поглощения водно-солевого раствора комплекса ДНК-Ht58 до (черный) и после облучения в дозе 1000 Гр (красный). Нормирование выполнено на величину оптической плотности на длине волны 206 нм в необлученном образце. (б) Зависимости величины Hλ на длинах волн 260 нм (черный) и 206 нм (красный) от поглощенной дозы. Пунктир – фитинг по линейной модели, сплошные кривые – по экспоненциальной модели. (в) Спектры КД нативного раствора комплекса ДНК-Ht58 (черный) и облученного в дозе 1000 Гр (красный). Синим пунктиром обозначен КД-спектр комплекса ДНК с предварительно облученным в дозе 1000 Гр красителем. (г) Дозовые зависимости амплитуд положительного (черный) и отрицательного (красный) КД-сигналов ДНК. (д) Зависимости пиковой оптической плотности в области поглощения Ht58 (черный) и амплитуды полосы индуцированного КД (красный) от дозы.

Скачать (488KB)
Метаданные
4. Рис. 3. (а) Спектры флуоресценции 7 × 10–6 М Ht58, облученного в водно-солевом с последующим добавлением 7.48 × 10–5 М ДНК. На вставке показаны спектры флуоресценции свободного красителя при дозах облучения 0 Гр (черный), 500 Гр (красный) и 1000 Гр (синий). (б) Спектры флуоресценции Ht58, облученного в аналогичных условиях в комплексе с ДНК. Использована та же цветовая легенда, что и на рис. 3а. На вставке приведены нормированные спектры флуоресценции комплекса ДНК-краситель при дозе облучения в 1000 Гр для случаев добавления нуклеиновой кислоты до (черный) и после облучения (красный). Нормирование в каждом случае выполнено на соответствующую величину пиковой интенсивности флуоресценции Ht58. (в) Дозовые зависимости I0 /I для случаев добавления ДНК до (черный) и после облучения (красный).

Скачать (395KB)
Метаданные
5. Рис. 4. (а, б) КД-спектры ХЖКД, приготовленных из водно-солевых растворов ДНК, предварительно облученных в дозах от 0 до 1000 Гр в отсутствии (а) или в присутствии (б) 7 × 10–6 М Ht58. Цветовая легенда на рис. 4а и 4б идентична. (в) Дозовые зависимости амплитуды аномального КД-сигнала для ХЖКД, приготовленных из растворов ДНК, облученных в отсутствии (черный) или в присутствии (красный) 7 × 10–6 М Ht58. (г) Зависимости рассчитанных значений КР (черный) и ФУД (красный) от концентрации красителя.

Скачать (379KB)
Метаданные
6. Схема 1. Структура молекулы красителя Ht58.

Скачать (31KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024