Конструирование и синтез низкомолекулярных ДНК-связывающих лигандов

Тип работы:
Диссертация
Предмет:
Биологические науки
Страниц:
131


Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Изучение механизмов регуляции активности генов в бактериальных и эукариотических клетках является одной из основных задач молекулярной биологии. Большое внимание уделяется проблеме направленного воздействия на функционирование генов с помощью низкомолекулярных соединений, способных избирательно связываться с функционально важными участками ДНК и заданным образом влиять на активность генов.

В этой связи важную роль приобретают проблемы создания новых биологически активных соединений. В последние годы наблюдается значительный прогресс в конструировании и синтезе низкомолекулярных соединений, способных избирательно связываться с различными последовательностями ДНК. В настоящее время известен ряд соединений, которые селективно связываются с определенными последовательностями пар оснований, находящимися в функционально важных участках регуляторных областей генов. Расширение круга узнаваемых последовательностей представляется актуальным, так как проблема конструирования лигандов, способных связываться с любыми заранее заданными последовательностями ДНК, еще далека от решения.

Изучение взаимодействия ДНК с различными специфическими ДНК-связывающими реагентами может привести к более глубокому пониманию механизмов, ответственных за избирательность связывания. В этой связи важны как экспериментальные исследования, так и компьютерное моделирование процессов узнавания.

Диссертационная работа посвящена конструированию и синтезу низкомолекулярных лигандов ненуклеотидной природы, связывающихся в узкой бороздке ДНК и оказывающих минимальное влияние на структуру ДНК. Целью работы является изучение факторов, влияющих на узнавание лигандом нуклеотидной последовательности ДНК и создание лигандов, способных избирательно связываться с определенными нуклеотидными последовательностями. Наибольший интерес вызывает создание соединений, способных узнавать уникальные для всего генома участки ДНК, содержащие примерно 15 пар оснований.

С целью создания соединений, способных узнавать любые нуклеотидные последовательности ДНК, представляется перспективным использование набора узнающих структурных фрагментов, которые можно соединять друг с другом в заданной последовательности. Мы изучили возможности конструирования лигандов из регулярных структурных фрагментов различной химической природы.

Обзор литературы

2. А. Л. Шафер, Р., Рурский, Г. В. и Заседателев, A. C. 1996. Новые структурныемотивы взаимодействия лигаидов с ДНК: тримерный тип комплекса биснетропсина с полис1(АТ). -поли[а (АТ)]. Мол. Биол. т. ЗО. с. 1107−1114.

3. Глибин, E. H. и Кривцова, М.А. 1993. & quot-Пирролкарбоксамидные комплексоны Д Н К иродственные им соединения& quot-. Журнал Прикладной Химии т. бб. вып.б. с. 1339−1359

4. Курская, Г. В., Гроховский, С Л., Жузе, А.Л. и Готтих 1978. & quot-Кристаллическая имолекулярная структура аналога дистамицина А& quot-. Д, А Н СССР т. 243. N 3. с. 645−648

5. Заседателев, A. C., Жузе, А.Л., Циммер, К., Гроховский, С Л., Туманян, В.Г., Гурский, Г. В. и

6. Готтих, Б.П. 1976. & quot-Стереохимическая модель молекулярного механизма"узнавания" АТ-пар при связывании с Д Н К антибиотиков дистамицина, А и нетропсина& quot-. Д, А Н СССР т. 231. с. 1006−1009

7. Иванов, Д.А., Гарабаджиу, A. B., Ртищев, Н.И., Фомина, Е.И. и Колосова, О.Ю. 1991. "-Спектральные свойства бисбензимидазолов при их взаимидействии с нуклеиновыми кислотами& quot-. Биоорганическая Химия т. 17. с. 1041−1047

8. Колесникова, Д.В., Жузе, А.Л. и Заседателев, A. C. 1998. «ДНК-специфичныенизкомолекулярный соединения. "- Москва. «Диалог-МГУ».

10. Жузе, А.Л. и Готтих, Б.П. 1975. & quot-О структуре комплексов антибиотиковдистамицинового типа и актиномицина D с ДНК: новые эксперементальные данные о локализации антибиотиков в узкой бороздке ДНК. Молекулярная

11. Биология т. 9. вып. К с. 19−27

12. Крылов, A. C., Гроховский, С Л., Заседателев А. С., Жузе, А.Л., Курский, Г. В. и Готтих, Б.П. 1978. & quot-Количественная оценка вклада пирролкарбоксамидных групп антибиотика дистамицина, А в обеспечение специфичности его связывания с АТ-парами ДНК& quot-.

15. Готтих, Б.П. 1980. & quot-Синтетические лнганды, способные & quot-узнавать"-

16. АТ-последовательности ДНК, обладающие осью симметрии второго порядка& quot-.

20. Жузе, А.Л., Шафер, Р., Гурский, Г. В. и Заседателев, A. C. Взаимодействие фуранкарбоксамидного аналога дистамицина с ДНК. Мол. Биол. 1997. т. 31. 10 021 011.

22. Академии Наук т. 384. № 3. с. 406−410.

23. Никитин, A. M. и Курский Г. В. Новые структурные мотивы, изоспиральные ДНК. Доклады

24. Академии Наук т. 385 в печати.

25. Родин, А., Нисьменский, В.Ф., Никитин, A. M., Суровая, А.Н. и Курский Г. В. 2000.

26. Двутяжевые и однотяжевые бензимидазольные мотивы для узнаваниянуклеотидных последовательностей ДНК. Тезисы конференции & quot-Горизонты физико-химической биологии& quot- Пущине.

27. Родин, А., Нисьменский, В.Ф., Никитин, A. M., Суровая, А.Н. и Курский Г. В. 200L

29. Доклады Академии Наук т. 379. № 2. с. 256 260

30. Салманова, Д.В., Никитин, A. M., Жузе, А.Л., Гурский, Г. В. и Заседателев, А.С. 1995.

31. Взаимодействие с Д Н К синтетических лигандов, содержащих М, 4-дизамещенные

32. MOHO- и дифталимиды. Мол. Биол. т. 29. с. 848−861.

33. Свешников, П.Г., Гроховский, С Л., Жузе, А. Л, Кондратьева, Н.О., Макаров, Б.Л. и

34. Полетаев, А.И. 1978. & quot-Ориентированные комплексы нуклеиновых кислот снизкомолекулярными лигандами. 1. Анизотропия поглощения комплекса дистамицина, А и его аналогов с ДНК& quot-. Мол. Биол. т. 12. вып.З. с. 557−563

35. Турчин, К.Ф., Гроховский С Л., Жузе, А.Л. и Готтих, Б.П. 1978. & quot-Лиганды обладающиесродством к определенным парам оснований ДНК. П. Изучение стереохимии хромофора дистамицина, А методом Ш — Я М Р спектроскопии& quot-. Биоорг. Хим. т.4. 1. N8.C. 1061−1077

36. Arcamone, F., Penco, S., Orezzi, P., Nicolella, V. and Pirelli, A. 1964. «Structure and synthesis of

37. Distamycin A «. Nature v. 203. pp. 1064- 1065

38. Bail ly, C. and Chaires, J.B., 1998. «Sequence-specific D N A minor groove binders. Design andsynthesis of netropsin and distamycin analogues.» Bioconjugate Chem. v. 9(5). pp. 513−538

40. A tract structure investigated by N M A and molecular dynamics simulations." Nucleic

46. D N A sequence specificity of DNA-oligopeptide binding ligands related to netropsin: imidazole-containing lexitropsins". Biochimica et Biophysica Acta 1009(1). pp. 11−18

47. Caldwell, J. and KoUman, P. 1986. «A molecular mechanical study of netropsin-DNA interactions».

55. Dervan, B. 1986. «Design of sequence-specific DNA-binding molecules.» Science, v. 232. pp. 464−471

58. Festy, B. and Daune, M. 1973. «Hydroxystilbamidine. A nonintercalatiing drug as a probe ofnucleic acid conformation». Biochemistry v. 12. pp. 4827−4834

60. Gasgupta, D., Parrack, P. and Sasisekharan, V. 1987. «Interaction of synthetic analogues ofdistamycin with poly (dA-dT): role of the conjugated N-methylpyrrole system. «

63. D N A minor groove-binding peptide". Science v. 266. N28. pp. 646−650

64. Goodsell, D. and Dickerson, R .E. 1986. «Isohelical analysis of D N A groove-binding drugs». J.

67. Griffin, J. and Dervan, P .B. 1987. «Metalloregulation in the sequence specific binding of syntheticmolecules to D N A «. J. A m. Chem. Soc. v. 109. pp. 6840−6842

68. Gurskaya, G .V., Grokhovdky, S.L., Zhuze, A. L. and Gottikh, B.P. 1979. «DNA-binding antibiotics.

69. X-ray structure of the distamycin A analog". Biochimica et Biophysica Acta v. 563. pp. 336−342

75. Beabealashvili, R.S. and Gottikh, B.P. 1983. «Synthetic sequence-specific ligands. «

76. Cold Spring Harbor Symp. Quant. B io l. V. 47. pp. 367−378

78. Experimental Data, Additional Computational Data, and Empirical Rules." J. С о т р.

80. Hard, T. and Nilsson, L. 1992. «Free energy calculations predict sequence specificity in DNA-drugcomplexes.» Nucleos. Nucleot. v. l 1, pp. 167−173.

82. Janssen, S., Durussel, T. and Laemmli, U. K. 2000. «Chromatin opening of D N A satellites bytargeted sequence-specific drugs.» Molecular СеИ v.6. pp. 999−1011

84. Kers, I. and Dervan, P .B. 2002. «Search for the optimal linker in tandem hairpin polyamides. «

85. Bioorg. Med. Chem. v. 10. pp. 3339−3349

87. Gottikh, B.P. 1980. «A new type of AT-specific ligand constructed of two netropsin-likemolecules». F E B S Letters v. 118. N2. pp. 311−314

91. DNA-drug specificity in netropsin and distamycin". Proc. Natl. Acad. Sci. U S A v. 82. pp. 1376−1380

93. Genome Regulation and Structure (BGRS'2002). Novosibirsk.

95. B — D N A: a theoretical study taking into account nucleic acid flexibility". J, Biomol.

96. Biochimica et Biophysica Acta v. 782. pp. 41−481. ck, G., Zimmer, Ch., Reinert, K — E. and Arcamone, F. 1977. «Specific interactions of distamycin

99. Marky, L. A. and Breslauer, K. J. 1987. «Origins of netropsin binding affinity and specificity:

100. Correlations of thermodynamic and structural data". Proc. Natl. Acad. Sei. U S A v. 84. pp. 4359−4363

102. D N A polymers by volume and heat changes". Biochemistry v. 28. pp. 9982−9988

104. M O E from Chemical Computing Group, http: //www. chemcomp. com/

106. Biomol. Structure & dynamics v. l 1. pp. 849−867

108. Mrksich, M. and Dervan, P.B. 1993. «Enhanced sequence specific recognition in the minor grooveof D N A by covalent peptide dimers: bis (pyridine-2-carboxamidonetropsin)(CH2)3−6»

109. J. A m. Chem. Soc. v. l 15. pp. 9892−9899

117. Acad. Sei. U S A V. 86. pp. 5723−5727

118. Pullman, A. and Pullman, B. 1981. «Molecular electrostatic potential of the nucleic acids».

119. Quarterly Reviews of Biophysics v. l 4. N 3. pp. 289−380

123. Anti-Cancer Drug Design v.5. pp. 3−20

126. Sauers, R.R. 1995. «A n analysis of van der Waals Attractive forces in DNA-mino r groove binding».

127. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters v.5. pp. 2573−2576

130. J .A. 1993. J. Comput. Chem. v. l 4. pp. 1347−1363

131. Sidorova, N. Y u. and Rau, D .C. 1995. «The osmotic sensitivity of netropsin analogue binding to

132. D N A «. Biopolymers v. 35. pp. 377−384

135. Steiner, R.F. and Sternberg, H. 1979. «The interaction of Hoechst 33 258 with natural andbiosynthetic nucleic acids». Archives of Biochemistry and Biophysics v. 197. pp. 580−588

140. Wang, W. and Town, J.W. 1992. «Anti-HIV-1 activity of linked lexitropsins». J. M e d. Chem. v. 35. pp. 2890−2897

145. Structural Biology, v.7. pp. 355−361

152. Biomol. Struct. & Dynamics v.2. pp. 737−743

155. Zasedatelev, A .S. 1991. «Geometrical correlations useful for design of sequence-specific D N Anarrow groove binding ligands.» F E B S Letters v. 281(1,2). pp. 209−211

162. Zunino, P., Animati, F. and Capranico, G. 1995. «D N A minor-groove binding drugs». Current

163. Pharmaceutical design v. l. pp. 83−94

166. Zasedatelev, A .S. 1997. Role of electrostatic factors in interaction between minorgroove binders and D N A. J. Biomol. Struct. Dyn. v. 14. pp. 834 835.

Показать Свернуть

Содержание

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Селективные ДНК-связывающие лиганды.

1.1 Дистамщин, А и нетропсин.

1.2 Аналоги с большим числом пирролкарбоксамидных звеньев.

1.3 Hoechst 33 258.

1.4 Лекситропсины.

1. 5Димерные соединения.

1.6 Комплексы со стехиометрией 2:1.

1.7 GC-узнающий лиганд.

1.8 Другие лиганды. 2/

2. МОЛЕКУЛЯРНОЕ УЗНАВАНИЕ.

2.1 Модели взаимодействия.

2.1.1 Компьютерный анализ.

2.1.2 Термодинамика связывания лигандов.

2.1.3 Гипотезы о механизме АТ-избирагельности.

2.1.3.1 Геометрическое соответствие.

2.1.3.2 Ван-дер-Ваальсовы контакты.

2.1.3.3 Конформационные изменения в ДНК при связывании лигандов.

2.1.3.4 Водородные связи.

2.1.3.5 Электростатическое взаимодействие.

2.2 Методы изменения избирательности связывания.

2.2.1 Введение акцепторного атома в 3-е положение пиррольного кольца.

2.2.2 Монокатионные лекситропсины.

2.2.3 Удаление СН2-группы.

2.2.4 Замена пептидной связи.

2.2.5 Комплексы со стехиометрией 2:1.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

1. СТЕРИЧЕОСИ ЗАТРУДНЕННЫЕ БЕНЗИМИДАЗОЛ-СОДЕРЖАЩИЕ ДНК-СВЯЗЫВАЮЩИЕ ЛИГАНДЫ

2. ФУНКЦИОНАЛЬНО-ЗАМЕЩЕННЫЕ БЕНЗИМИДАЗОЛ-СОДЕРЖАЩИЕ ДНК-СВЯЗЫВАЮЩИЕ ЛИГАНДЫ.

3. ПОИСК НОВЫХ СТРУКТУРНЫХ МОТИВОВ И МОДЕЛИРОВАНИЕ.

4. ЛИГАНДЫ, СОДЕРЖАЩИЕ НОВЫЙ СТРУКТУРНЫЙ МОТИВ.

5. фталимид-содержащие лиганды.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

ВЫВОДЫ.

МЕТОДИКИ.

1. СТЕРИЧЕСКИ ЗАТРУДНЕННЫЕ БЕНЗИМИДАЗОЛ-СОДЕРЖАЩИЕ ЛИГАНДЫ.

2. ФУНКЦИОНАЛЬНО-ЗАМЕЩЕННЫЕ БЕНЗИМИДАЗОЛ-СОДЕРЖАЩИЕ ЛИГАНДЫ.

3. ЛИГАНДЫ, СОДЕРЖАЩИЕ ФРАГМЕНТЫ НОВОГО СТРУКТУРНОГО МОТИВА.

Заполнить форму текущей работой