VII Съезд биофизиков России
Краснодар, Россия
17-23 апреля 2023 г.
Главная
О Съезде
Организаторы
Программный комитет
Программа Съезда
Место проведения Съезда
Проживание
Оргвзносы
Основные даты
Регистрация
Публикации материалов Съезда
Молодежный конкурс
Контакты
Тезисы
English version
Партнеры Съезда
Правила оформления докладов

Программа Съезда

Секции и тезисы:

Молекулярная биофизика. Структура и динамика биополимеров и биомакромолекулярных систем

Исследование взаимодействия некоторых ДНК-специфических лигандов с сывороточным альбумином крови

П.О. Вардеванян1*, М.А. Парсаданян1, А.П. Антонян1, М.А. Шагинян1, Н.Г. Петросян1

1.Ереванский государственный университет;

* p.vardevanyan(at)ysu.am

Изучение взаимодействия различных лигандов с транспортными белками является одним из актуальных вопросов, поскольку может лечь в основу понимания воздействия биологически активных соединений на организм. Один из транспортных белков, альбумин, является основным в крови, в функции которого входят депонирование и перенос широкого спектра низко- и высокомолекулярных эндогенных и экзогенных соединений. Учитывая важную роль альбумина нами проведены исследования по взаимодействию ДНК-специфических лигандов, в частности, интеркалятора МС и желобкового соединения H33258 с этим белком.

Полученные результаты указывают на то, что интеркалятор МС и желобково связывающееся с ДНК соединение Hoechst 33258 связываются альбумином. Однако МС, который взаимодействует с ДНК несколькими способами, среди которых интеркаляционный, относящийся к специфическому типу, при связывании которого с альбумином не проявляется какой-либо специфичности к протеину. Более того, предпочтительными для связывания МС в случае альбумина становятся относительно гидрофильные участки (Сайт I), поскольку основную роль при связывании этого лиганда играет неспецифическое электростатическое взаимодействие [1]. В случае же Hoechst 33258 выявляется некоторая предпочтительность к гидрофобным участкам этого белка. На это указывают результаты флуоресцентных исследований, поскольку интенсивность флуоресценции H33258, при связывании с белком, уменьшается при низких и возрастает при относительно больших концентрациях белка. Это указывает на то, что в формировании комплексов важную роль играют гидрофобные взаимодействия, приводящие к возрастанию интенсивности флуоресценции H33258-альбумин комплексов, при больших концентрациях белка.

Очевидно, что изменения флуоресценции комплексов обусловлены изменениями микроокружения, связанных с альбумином молекул лиганда, и указывают на существование двух типов центров в молекуле белка – гидрофильного и гидрофобного. При этом, гидрофобное взаимодействие H33258 с альбумином является следствием гидрофильного связывания, в результате которого H33258 вызывает разворачивание пространственной структуры протеина. Вследствие этого, по всей вероятности, конформация белка изменяется таким образом, что гидрофобные аминокислотные остатки становятся доступными для бисбензимидазольных (гидрофобных) групп лиганда. Следовательно, при образовании гидрофобных контактов между ними, молекулы лиганда будут экранироваться от тушителей (молекул воды, растворенного кислорода) [2].

Результаты исследований выявляют, что оба лиганда инициируют разнонаправленные конформационные перестройки в молекуле белка, что отражается на структурной стабильности макромолекулы: в случае H33258 наблюдается разрыхление третичной структуры, в случае МС наоборот – большее свертывание (увеличение степени упакованности) пространственной структуры белка [3].

На основании полученных результатов делается заключение, что H33258 с альбумином образует водородные связи, а также взаимодействует за счет ван-дер-Ваальсовых, а МС – электростатических сил. При этом выявлено, что связывание и H33258, и МС с альбумином обусловливается энтальпийно-энтропийным компенсаторным механизмом, о чем свидетельствует отрицательное значение изменения свободной энергии Гиббса.





1. Vardevanyan P.O., Antonyan A.P., Parsadanyan M.A., Shahinyan M.A., Petrosyan N.H. Study of interaction of methylene blue with DNA and albumin. J. of Biomol. Struct. and Dyn., 2022,v.40, N17, p.7779-7785.

2. Антонян А.П., Парсаданян М.А., Петросян Н.Р., Вардеванян П.О. Флуоресцентные характеристики комплексов Hoechst 33258 с сывороточным альбумином и ДНК. Журнал прикладной спектроскопии. 2022, т. 89, N4, с. 517-522.

3. Vardevanyan P.O., Petrosyan N.R. Study of structural transitions of complexes of different ligands with DNA and BSA. Proc. of The YSU, Chem and Biol, 2022, v. 56, N1, p. 49-55.

Study on the interaction of some DNA-specific ligands with human serum albumin

P.O. Vardevanyan1*, M.A. Parsadanyan1, A.P. Antonyan1, M.A. Shahinyan1, N.H. Petrosyan1

1.Yerevan State University;

* p.vardevanyan(at)ysu.am

Study of interaction of different ligands with transport proteins is one of actual topics, since it can lie at the basis of understanding of influence of biologically active compounds on organism. One of transport proteins is albumin, which functions deprotonating and transition of wide spectrum of low- and high-molecular endogenous and exogenous compounds. Taking into account the important role of albumin we have carried out the studies on interaction of DNA-specific ligands, particularly, intercalator methylene blue (MB) and DNA groove binder Hoechst 33258 (H33258) with this protein.

The obtained results indicate that intercalator MB and DNA groove binder H33258 bind to albumin. Meanwhile, MB, which interacts with DNA by several modes, among which the intercalation refers to specific type, binding to albumin does not show any specificity to this protein. Moreover, the preferable binding sites for MB on albumin are relative hydrophilic regions (site I), since the non-specific electrostatic interaction plays the main role at the binding of this ligand [1]. For H33258 some preference to hydrophobic regions of this protein is revealed. It is indicated by the results of fluorescence studies, since the fluorescence intensity of H33258 at the binding to protein decreases at low concentrations of albumin and increases at relavively high concentrations of albumin. It also indicates that at complexformation the hydrophobic interactions play the important role, and result in enhancement of fluorescence intensity of H33258-albumin complexes at higher concentrations of the protein.

It is obvious that the fluorescence changes of the complexes are caused by micro-environment changes, bound ligand molecules to ligand and indicate the existence of two types of centers in protein – hydrophilic and hydrophobic. Though, the hydrophobic interaction of of H33258 with albumin is the consequence of hydrophilic binding, as a result of which H33258 invokes unwrapping of protein dimensional structure. In the result of this, most apparently, the protein conformation changes, due to which hydrophobic aminoacid residues become available for bisbenzimidazole (hydrophobic) groups of this ligand. Consequently, at the formation of hydrophobic contacts between them, the ligand molecules will be screened from quenchers (water molecules, solved oxygen) [2].

The results reveal that both ligands initiate multidirectional conformational reconstructions in protein molecule, which is reflected on stability of macromolecule structure: in the case of H33258 a loosening of tertiary structure is observed, in the case of MB – vice versa – more folding (increase of compactness degree) of protein dimensional structure [3].

Based on the obtained results it is concluded that H33258 forms hydrogen bonds with albumin, as well as interacts via van-der-Waals forces, and MB – via electrostatic forces. It was also found out that the binding of both H33258 and MB to albumin is caused by enthalpy-entropy compensate mechanism, which is indicated by negative value of Gibbs free energy change.



1. Vardevanyan P.O., Antonyan A.P., Parsadanyan M.A., Shahinyan M.A., Petrosyan N.H. Study of interaction of methylene blue with DNA and albumin. J. of Biomol. Struct. and Dyn., 2022,v.40, N17, p.7779-7785.

2. Antonyan A.P., Parsadanyan M.A., Petrosyan N.R., Vardevanyan P.O. Fluorescence characteristics of Hoechst 33258 complexes with serum albumin and DNA. Journal of Applied Spectroscopy. 2022, Vol. 89, N4, pp. 517-522.

3. Vardevanyan P.O., Petrosyan N.R. Study of structural transitions of complexes of different ligands with DNA and BSA. Proc. of The YSU, Chem and Biol, 2022, v. 56, N1, p. 49-55.



Докладчик: Вардеванян П.О.
31
2023-01-23

Национальный комитет Российских биофизиков © 2022
National committee of Russian Biophysicists