Конъюгаты олигонуклеотидов с металлофталоцианинами : Синтез, термодинамические свойства и реакционная способность

• Автор: Черноносов, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 02.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 126 с. : ил.

1. Конъюгаты олигонуклеотидов с порфиринами и их аналогами реагенты для направленной окислительной модификации нуклеиновых кислот

Обзор литературы

1.1. .Механизмы образования активных форм кислорода

1.1.1. Каталитическая активация молекулы кислорода

1.1.2. Образование активных комплексов с ионами переходных металлов

1.1.3. Механизм образования синглетного кислорода

1.1.3.1. Фотосенсибилизаторы на основе порфирина и его аналогов

1.2. Реагенты для окислительной модификации нуклеиновых кислот на основе конъюгатов олигонуклеотидов с порфиринами и их аналогами

1.2.1. Производные олигонуклеотидов с группами, способными

сенсибилизировать образование синглетного молекулярного

кислорода
1.2.1.1. Порфирины
1.2.1.2. Хлорины
1.2.1.3. Тексафирин и сапфирин
1.2.2. Производные олигонуклеотидов с группами каталитически
активными в условиях окисления нуклеиновых кислот молекулярным кислородом и пероксидом водорода
1.2.2.1. Порфирины
1.2.2.2. Корриновый комплекс кобальтаН
1.2.2.3. Тексафирин диспрозияШ
1.3. Заключение
2. Экспериментальная часть
3. Конъюгаты олигонуклеотидов с металлофталопианинами синтез, термодинамические свойства и реакционная способность
Результаты и обсуждение
3.1. Синтез конъюгатов фталоцианинов с олигонуклеотидами
3.1.1. Строение фталоцианинов и олигонуклеотидов, используемых в синтезе конъюгатов
3.1.2. Синтез конъюгатов в растворе
3.1.3. Синтез конъюгатов на твердом носителе
3.1.4. Анализ электронных спектров полученных соединений
3.1.5. Анализ массспектров полученных соединений
3.1.6. Определение молярного коэффициента поглощения остатка фталоцианина кобалътаН в составе конъюгата
3.2. Изучение комплексообразования конъюгата олигонуклеотида с фгалоцианином кобальтаП с различными структурами ДНК методами кругового дихроизма и термической денатурации
3.2.1. Комплексообразование с одноцепочечными ДНК
3.2.2. Комплексообразование с двухцепочечными ДНК
3.2.3. Комплексообразование с трехцепочечными ДНК
3.3. Исследование способности конъюгатов олигонуклеотидов с фталоцианинами вызывать селективную модификацию ДНК
3.3.1. Каталитическая модификация ДНК
3.3.1.1. Изучение химической стабильности остатка фталоцианина кобальтаН в условиях проведения окислительной модификации ДНК
3.3.1.2. Оптимизация условий проведения реакции каталитической модификации
3.3.1.3. Модификация ДНКмишени в составе двухцепочечного комплекса
3.3.1.4. Модификация модельного олигонуклеотидамишени в составе трехцепочечного комплекса ДНК
3.3.1.5. Модификация модельного олигонуклеотидамишени в составе четырехцепочечного комплекса ДНК
3.3.2. Фотосснсибилизированная модификация ДНК
3.3.2.1. Модификация при облучении светом ртутной лампы
3.3.2.2. Модификация при облучении светом гелийнеонового лазера
Заключение
Список литературы Благодарности
Список сокращений
В настоящей работе использованы символы и сокращения структурных компонентов нуклеиновых кислот и их производных в соответствии с рекомендациями Комиссии по номенклатуре Международного Союза чистой и прикладной химии I и Международного Союза биохимиков I, а также следующие обозначения
АСС1 адамантанкарбонилхлорид
ВОР бензотриазол1 илокситридиметиламинофосфоний I 1,Гкарбоксидиимидазол
СМС цикл огексилКморфолин этил карбодиимид
стекло с контролируемыми порами
СТАВ цетилтриметиламмоний бромид
дициклогексилкарбодиимид
диметиламинопиридин
димстилформамид
диметилсульфат
диметилсульфоксид
I диметокситритилхлорид
диизопропилэтиламин
этилендиаминтетрауксусная кислота
гидроксиэтилпиперазин1этансульфоновая кислота
II 1гидроксибензотриазол
метилимидазол
3Нморфолинопропансульфоновая кислота
,4,6 тримстилбензолсульфоиил1,2,4тетразол
метилморфолин
олигонуклеотид
защищенный олигонуклеотид
РЬзР трифенилфосфин
Ру пиридин
Ру диниридилднеульфид Те тетразол
тетрабутиламмоний фторид
триэтиламин
ТЕАВ триэтиламин бикарбонат
тетрагидро фура н
триизопропилбензоилсульфохлорид
АФК активные формы кислорода
ВЭЖХ высокоэффективная жидкостная хроматография
ДНК дезоксирибонуклеиновая кислота
РНК рибонуклеиновая кислота
КД круговой дихроизм
ПААГ полиакриламидный гель
ФДТ фотодинамическая терапия
Введение


К тому же электронный спектр у них сдвинут в длинноволновую область, поэтому они могут возбуждаться светом с длиной волны более 0 нм, что существенно для их применения в фотодинамичсской терапии. СоП, А1Ш и II. Для решения поставленной задачи были разработаны методы синтеза в растворе и на твердом носителе конъюгатов олигонуклеотидов с фталоцианинами, содержащими в боковых заместителях карбоксильные группы. Методами кругового дихроизма и термической денатурации было исследовано влияние остатка фталоцианина на процессы образования дуплексов, триплексов и тетраплексов, происходящие с участием конъюгатов олигонуклеотидов с фталоцианинами. Методом термической денатурации были получены термодинамические параметры устойчивости дуплексов и триплексов. Полученные конъюгаты были испытаны как потенциальные геннаправленные реагенты для окислительной модификации модельных ДНКмишеней как в темновых условиях, так и при облучении светом ртутной лампы или гелийнеонового лазера. В результате проведенного исследования получены данные, свидетельствующие о способности производных олигонуклеотидов с мсталлокомплсксами фталоцианинов вызывать эффективную и селективную окислительную модификацию нуклеиновых кислот. Такие соединения перспективны для дальнейшего практического использования в качестве препаратов для темновой и фотодинамичсской терапии различных заболеваний. АФК супероксидиона О, гидроксильного радикала 1 и синглетного кислорода Ог, которые могут повреждать не только нуклеиновые кислоты, но и другие компоненты клетки, например, белки и липиды. Образование АФК может протекать различными путями и зависит от строения реакционноспособной группы реагента. Знание механизмов образования АФК и понимание того, какая роль в них отведена химически активным группам, способствует развитию исследования в области создания новых эффективных реагентов для направленного воздействия на различные биомолекулы. Представленный обзор посвящен производным олигонуклеотидов с порфиринами и их аналогами, способными в зависимости от природы координированного металла генерировать образование различных видов АФК. Основываясь на базе современных представлений и исходя из анализа экспериментальных данных по катализу реакций окисления органических соединений молекулярным кислородом, в обзоре рассмотрены возможные механизмы образования активных форм кислорода. В обзоре также рассмотрены методы синтеза производных олигонуклеотидов с порфиринами и их аналогами и результаты их исследования в качестве адресованных реагентов. Для удобства отдельно рассмотрены фотосенсибилизирующие и каталитически активные группы. В свою очередь, эти разделы поделены на подразделы, где описаны производные олигонуклеотидов, имеющие одинаковые по типу строения реакционноспособные группы. Фотоактивирусмые группы описаны в подразделах 1 порфирины, 2 хлорины, 3 сапфирины и комплексы тексафирина ЬиШ, тогда как группы, участвующие в темновых реакциях с сопряженными восстановителями, рассмотрены в подразделах 1 порфирины, 2 тексафирииы, 3 коррины. Б живых организмах АФК образуются в ряде биохимических процессов восстановления молекулярного кислорода, а также при некоторых внешних воздействиях. Молекулярный кислород является сильным четырехэлектронным окислителем, восстанавливаясь при этом до воды 3. В водном нейтральном растворе значения окислительновосстановительных потенциалов Е составляют 0,5 и 0,3 В при восстановлении О2 до Н2О и Н2О2, соответственно. Однако непосредственное окисление биомолскул, как двух, так и четырехэлектронное, молекулярным кислородом запрещено но спину. Это объясняется тем, что основное состояние молекулы О2 триплетное, тогда как для органических субстратов и продуктов их окисления основным является синглетпое состояние. О2 в возбужденное синглетное состояние. Наиболее простым способом последовательного одноэлектронного восстановления является реакция с ионами металлов переменной валентности, например, ионами железа и меди. О2 до О характеризуется низким значением окислительновосстановительного потенциала Я0,В, т.