Введение к работе
Актуальность проблемы. Короткие олигонуклеотиды (адреса), и производные на их основе, несущие реакционноспособные группы, можно рассматривать в качестве перспективных молекулярных инструментов или зондов для направленного воздействия и изучения заданных участков ДНК- и РНК-мишеней. К основным недостаткам коротких олигонуклеотидов следует отнести: 1) низкую эффективность образования комплементарного комплекса адрес-мишень; 2) низкую сайт-специфичность взаимодействия с НК-мишенью, вследствие увеличения на мишени числа комплементарных адресу сайтов связывания. Решение первой проблемы заключается в ковалентном присоединении к олиго-нуклеотиду химических групп, имеющих высокое сродство к дуплексной структуре НК, в частности, интеркалирующих красителей. Решение проблемы сайт-специфичности комплексообразования было предложено в НИБХ СО РАН на основе принципиально нового, так называемого "эффекторного" подхода. Данный метод основан на кооперативном взаимодействии олигонуклеотидов-"эффекторов" с олигонуклеотидом-адресом, сайты связывания которых расположены "тандемом" на НК-мишени. Сочетание обоих подходов представляет собой перспективную стратегию развития направленного воздействия и изучения структуры НК.
Однако, как показали результаты экспериментов, термодинамическая стабильность подобных комплексов зависит от множества структурных параметров, характерных для каждого конкретного случая. Поэтому, создание целостной термодинамической картины влияния различных структурных факторов на стабильность дуплексов и "тандемных" комплексов, образованных с участием олигонуклеотидов, содержащих остатки полиароматических красителей представляет как теоретический, так и практический интерес. Цель работы. Целью данной работы являлось: 1) сравнительное исследование влияния остатков интеркалирующих красителей М-(2-гидроксиэтил)феназиния и 2-Ы-(3-амино-пропионил)этидия, ковалентно присоединенных к 5'- или З'-концевому фосфату олиго-дезоксирибонуклеотидов, на термодинамическую стабильность образуемых ими комплементарных дуплексов; 2) определение влияния остатков интеркалирующих красителей, присоединенных к олигонуклеотидам на термодинамические параметры кооперативного взаимодействия этих производных олигонуклеотидов при образовании "тандемного" ком-пекса с общим комплементарным олигонуклеотидом.
Научная новизна. Новизна результатов, полученных в диссертационной работе, состоит в следующем. Впервые проведено сравнительное количественное термодинамическое исследование влияния двух новых различных по структуре интеркалирующих красителей, ковалентно присоединенных к олигонуклеотидам, на комплексообразующие свойства последних. Впервые показана значимость концевого нуклеотида олигомера, к которому присоединен остаток красителя, для термодинамической стабилизации комплементарного комплекса олигонуклеотидного производного с ДНК-мишенью. Показано, что в дуплексе, образованном производным олигонуклеотида с более протяженной ДНК-мишенью взаимодействие положительно заряженного остатка красителя и длинного од-
ноцепочечного участка мишени имеет электростатическую природу. Определены термодинамические величины этого взаимодействия. Впервые разработан подход для определения термодинамических параметров кооперативного взаимодействия в дуплексах, образованных ДНК-мишенью с тандемом олигонуклеотидов, рассчитаны термодинамические параметры кооперативного взаимодействия олигонуклеотидных производных, несущих остатки этидия и феназиния. Впервые показан характер изменения этого взаимодействия в зависимости от длины одноцепочечного участка между соседними дуплексными структурами "тандемного" комплекса.
Практическая ценность. Выявлены количественные закономерности влияния ковалентно присоединенных к олигонуклеотидам полициклических ароматических групп интеркалирующих красителей на термодинамическую стабильности олигонуклеотидных дуплексов и кооперативные свойства "тандемных" комплексов. Эти данные необходимы для разработки и создании новых олигонуклеотидных реагентов, а так же при оценке их количественных характеристик эффективности и селективности комплексообразования с модельными НК-мишенями.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на VI и VII всесоюзной конференциях "Спектроскопия биополимеров" (Харьков 1988, 1991), на международной конференции "Перспективы применения прозводных олигонуклеотидов в терапии и диагностике" (Новосибирск 1988).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ. Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 188 страницах машинописного текста, состоит из введения, семи глав, выводов и списка цитируемой литературы из 158 наименований, содержит 28 таблиц и 27 рисунков.
