Взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими кислотами. 22. Спектрально-люмінесцентні властивості монометинових пірилієвих і піридинових ціанінів та їхніх комплексів з ДНК
Отримано низку пар структурно подібних монометинових ціанінових барвників з протилежним напрямком електричного диполя та досліджено їхні спектрально-люмінесцентні властивості у вільному стані та в присутності дволанцюгової ДНК Зміна значень стоксових зсувів барвників при їхній взаємодії з ДНК свідчи...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Біополімери і клітина |
|---|---|
| Datum: | 2001 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
2001
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/155535 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими кислотами. 22. Спектрально-люмінесцентні властивості монометинових пірилієвих і піридинових ціанінів та їхніх комплексів з ДНК / С.С. Лукашов, Г.О. Качковський, М.Ю. Лосицький, С.М. Ярмолюк // Біополімери і клітина. — 2001. — Т. 17, № 3. — С. 242-248. — Бібліогр.: 17 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-155535 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Лукашов, С.С. Качковський, Г.О. Лосицький, М.Ю. Ярмолюк, С.М. 2019-06-17T06:16:04Z 2019-06-17T06:16:04Z 2001 Взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими кислотами. 22. Спектрально-люмінесцентні властивості монометинових пірилієвих і піридинових ціанінів та їхніх комплексів з ДНК / С.С. Лукашов, Г.О. Качковський, М.Ю. Лосицький, С.М. Ярмолюк // Біополімери і клітина. — 2001. — Т. 17, № 3. — С. 242-248. — Бібліогр.: 17 назв. — укр. 0233-7657 DOI:http://dx.doi.org/10.7124/bc.0005B3 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/155535 535.372 Отримано низку пар структурно подібних монометинових ціанінових барвників з протилежним напрямком електричного диполя та досліджено їхні спектрально-люмінесцентні властивості у вільному стані та в присутності дволанцюгової ДНК Зміна значень стоксових зсувів барвників при їхній взаємодії з ДНК свідчить про те, що барвники в комплексах оточені дипольним середовищем, що підтверджує «напівінтеркаляційну» модель взаємодії. Розглядаючи зміну стоксового зсуву барвників при взаємодії з ДНК як прояв зміни їхньої електронної асиметрії, висловлено припущення щодо положення кожного барвника в ДНК та зроблено висновок стосовно того, що орієнтацію молекули барвника в комплексі визначає в основному її геометрія, а напрямок дипольного моменту барвника має при цьому вторинне значення. Получен ряд пар структурно подобных монометиновых цианиновых красителей с противоположным направлением электриеского диполя и исследованы их спектрально-люминесцентные свойства в свободном состоянии и в присутствии двухцепочечной ДНК, Изменение значений стоксовых сдвигов красителей при их взаимодействии с ДНК свидетельствует о пребывании красителей в комплексах в дипольной среде, что подтверждает «полуинтеркаляционную» модель взаимодействия. Рассматривая изменение стоксового сдвига красителей при взаимодействии с ДНК как проявление изменения их электронной асимметрии, было высказано предположение о положении каждого красителя в ДНК и сделан вывод о том, что ориентацию молекулы красителя в комплексе определяет ее геометрия, а направление дипольного момента красителя имеет второстепенное значение. We have obtained a number of pairs of monomethyne cyanines, dyes of each pair having similar structure and contrary direction of electric dipole moment, and investigated the spectral-luminescent properties of these dyes in free state and in the presence of double-stranded DMA. The change in values of the dyes Stockes shifts under the interaction with DMA is the evidence for the location of the dyes within DMA complexes in dipole medium, that confirms the «half-intercalation» interaction model. Considering the changes of the dyes Stockes shifts under the interaction with DNA as the manifestation of changes in electronic asymmetry of these dyes, we made an assumption about the location of each dye inside the DNA. It has been concluded, that the dye molecule orientation in the DNA-complex is defined by the dye geometry, its dipole moment direction being of minor importance. uk Інститут молекулярної біології і генетики НАН України Біополімери і клітина Біоорганічна хімія Взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими кислотами. 22. Спектрально-люмінесцентні властивості монометинових пірилієвих і піридинових ціанінів та їхніх комплексів з ДНК Взаимодействие цианинових красителей с нуклеиновыми кислотами. 22. Спектрально-люминесцентные свойства монометиновых пирилиевых и пиридиновых цианинов и их комплексов с ДНК Interaction of cyanine dyes with nucleic acids. 22. Spectral-luminescent properties of monomethyne pyrylium and pyrymidinium cyanines and their DNA-complexes Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими кислотами. 22. Спектрально-люмінесцентні властивості монометинових пірилієвих і піридинових ціанінів та їхніх комплексів з ДНК |
| spellingShingle |
Взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими кислотами. 22. Спектрально-люмінесцентні властивості монометинових пірилієвих і піридинових ціанінів та їхніх комплексів з ДНК Лукашов, С.С. Качковський, Г.О. Лосицький, М.Ю. Ярмолюк, С.М. Біоорганічна хімія |
| title_short |
Взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими кислотами. 22. Спектрально-люмінесцентні властивості монометинових пірилієвих і піридинових ціанінів та їхніх комплексів з ДНК |
| title_full |
Взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими кислотами. 22. Спектрально-люмінесцентні властивості монометинових пірилієвих і піридинових ціанінів та їхніх комплексів з ДНК |
| title_fullStr |
Взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими кислотами. 22. Спектрально-люмінесцентні властивості монометинових пірилієвих і піридинових ціанінів та їхніх комплексів з ДНК |
| title_full_unstemmed |
Взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими кислотами. 22. Спектрально-люмінесцентні властивості монометинових пірилієвих і піридинових ціанінів та їхніх комплексів з ДНК |
| title_sort |
взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими кислотами. 22. спектрально-люмінесцентні властивості монометинових пірилієвих і піридинових ціанінів та їхніх комплексів з днк |
| author |
Лукашов, С.С. Качковський, Г.О. Лосицький, М.Ю. Ярмолюк, С.М. |
| author_facet |
Лукашов, С.С. Качковський, Г.О. Лосицький, М.Ю. Ярмолюк, С.М. |
| topic |
Біоорганічна хімія |
| topic_facet |
Біоорганічна хімія |
| publishDate |
2001 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Біополімери і клітина |
| publisher |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Взаимодействие цианинових красителей с нуклеиновыми кислотами. 22. Спектрально-люминесцентные свойства монометиновых пирилиевых и пиридиновых цианинов и их комплексов с ДНК Interaction of cyanine dyes with nucleic acids. 22. Spectral-luminescent properties of monomethyne pyrylium and pyrymidinium cyanines and their DNA-complexes |
| description |
Отримано низку пар структурно подібних монометинових ціанінових барвників з протилежним напрямком електричного диполя та досліджено їхні спектрально-люмінесцентні властивості у вільному стані та в присутності дволанцюгової ДНК Зміна значень стоксових зсувів барвників при їхній взаємодії з ДНК свідчить про те, що барвники в комплексах оточені дипольним середовищем, що підтверджує «напівінтеркаляційну» модель взаємодії. Розглядаючи зміну стоксового зсуву барвників при взаємодії з ДНК як прояв зміни їхньої електронної асиметрії, висловлено припущення щодо положення кожного барвника в ДНК та зроблено висновок стосовно того, що орієнтацію молекули барвника в комплексі визначає в основному її геометрія, а напрямок дипольного моменту барвника має при цьому вторинне значення.
Получен ряд пар структурно подобных монометиновых цианиновых красителей с противоположным направлением электриеского диполя и исследованы их спектрально-люминесцентные свойства в свободном состоянии и в присутствии двухцепочечной ДНК, Изменение значений стоксовых сдвигов красителей при их взаимодействии с ДНК свидетельствует о пребывании красителей в комплексах в дипольной среде, что подтверждает «полуинтеркаляционную» модель взаимодействия. Рассматривая изменение стоксового сдвига красителей при взаимодействии с ДНК как проявление изменения их электронной асимметрии, было высказано предположение о положении каждого красителя в ДНК и сделан вывод о том, что ориентацию молекулы красителя в комплексе определяет ее геометрия, а направление дипольного момента красителя имеет второстепенное значение.
We have obtained a number of pairs of monomethyne cyanines, dyes of each pair having similar structure and contrary direction of electric dipole moment, and investigated the spectral-luminescent properties of these dyes in free state and in the presence of double-stranded DMA. The change in values of the dyes Stockes shifts under the interaction with DMA is the evidence for the location of the dyes within DMA complexes in dipole medium, that confirms the «half-intercalation» interaction model. Considering the changes of the dyes Stockes shifts under the interaction with DNA as the manifestation of changes in electronic asymmetry of these dyes, we made an assumption about the location of each dye inside the DNA. It has been concluded, that the dye molecule orientation in the DNA-complex is defined by the dye geometry, its dipole moment direction being of minor importance.
|
| issn |
0233-7657 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/155535 |
| citation_txt |
Взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими кислотами. 22. Спектрально-люмінесцентні властивості монометинових пірилієвих і піридинових ціанінів та їхніх комплексів з ДНК / С.С. Лукашов, Г.О. Качковський, М.Ю. Лосицький, С.М. Ярмолюк // Біополімери і клітина. — 2001. — Т. 17, № 3. — С. 242-248. — Бібліогр.: 17 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT lukašovss vzaêmodíâcíanínovihbarvnikívznukleínovimikislotami22spektralʹnolûmínescentnívlastivostímonometinovihpírilíêvihípíridinovihcíanínívtaíhníhkompleksívzdnk AT kačkovsʹkiigo vzaêmodíâcíanínovihbarvnikívznukleínovimikislotami22spektralʹnolûmínescentnívlastivostímonometinovihpírilíêvihípíridinovihcíanínívtaíhníhkompleksívzdnk AT losicʹkiimû vzaêmodíâcíanínovihbarvnikívznukleínovimikislotami22spektralʹnolûmínescentnívlastivostímonometinovihpírilíêvihípíridinovihcíanínívtaíhníhkompleksívzdnk AT ârmolûksm vzaêmodíâcíanínovihbarvnikívznukleínovimikislotami22spektralʹnolûmínescentnívlastivostímonometinovihpírilíêvihípíridinovihcíanínívtaíhníhkompleksívzdnk AT lukašovss vzaimodeistviecianinovihkrasiteleisnukleinovymikislotami22spektralʹnolûminescentnyesvoistvamonometinovyhpirilievyhipiridinovyhcianinoviihkompleksovsdnk AT kačkovsʹkiigo vzaimodeistviecianinovihkrasiteleisnukleinovymikislotami22spektralʹnolûminescentnyesvoistvamonometinovyhpirilievyhipiridinovyhcianinoviihkompleksovsdnk AT losicʹkiimû vzaimodeistviecianinovihkrasiteleisnukleinovymikislotami22spektralʹnolûminescentnyesvoistvamonometinovyhpirilievyhipiridinovyhcianinoviihkompleksovsdnk AT ârmolûksm vzaimodeistviecianinovihkrasiteleisnukleinovymikislotami22spektralʹnolûminescentnyesvoistvamonometinovyhpirilievyhipiridinovyhcianinoviihkompleksovsdnk AT lukašovss interactionofcyaninedyeswithnucleicacids22spectralluminescentpropertiesofmonomethynepyryliumandpyrymidiniumcyaninesandtheirdnacomplexes AT kačkovsʹkiigo interactionofcyaninedyeswithnucleicacids22spectralluminescentpropertiesofmonomethynepyryliumandpyrymidiniumcyaninesandtheirdnacomplexes AT losicʹkiimû interactionofcyaninedyeswithnucleicacids22spectralluminescentpropertiesofmonomethynepyryliumandpyrymidiniumcyaninesandtheirdnacomplexes AT ârmolûksm interactionofcyaninedyeswithnucleicacids22spectralluminescentpropertiesofmonomethynepyryliumandpyrymidiniumcyaninesandtheirdnacomplexes |
| first_indexed |
2025-11-25T20:40:34Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:40:34Z |
| _version_ |
1850526754480848896 |
| fulltext |
I S S N 0 2 3 3 - 7 6 5 7 . Біополімери і клітина. 2 0 0 1 . Т . 1 7 . NQ З
Б І О О Р Г А Н І Ч Н А ХІМІЯ
Взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими
кислотами. 22. Спектрально-люмінесцентні
властивості монометинових пірилієвих і
піридинових ціанінів та їхніх комплексів з ДНК
С. С- Лукашов, Г. О. Качковський1, М. Ю- Лосицький1, С. М. Ярмолюк
Інститут молекулярної біології і генетики HAH України
Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, 03143 , Україна
E-mail: otava@carrier.kiev.ua
Київський національний університет імені Тараса Шевченка
Вул. Володимирська, 62 , Київ, 01033 , Україна
Отримано низку пар структурно подібних монометинових ціанінових барвників з протилежним
напрямком електричного диполя та досліджено їхні спектрально-люмінесцентні властивості у
вільному стані та в присутності дволанцюгової ДНК Зміна значень стоксових зсувів барвників
при їхній взаємодії з ДНК свідчить про те, що барвники в комплексах оточені дипольним
середовищем, що підтверджує «напівінтеркаляційну» модель взаємодії. Розглядаючи зміну стоксо-
вого зсуву барвників при взаємодії з ДНК як прояв зміни їхньої електронної асиметрії, висловлено
припущення щодо положення кожного барвника в ДНК та зроблено висновок стосовно того, що
орієнтацію молекули барвника в комплексі визначає в основному її геометрія, а напрямок
дипольного моменту барвника має при цьому вторинне значення.
Вступ. Монометинові ціанінові барвники широко
застосовуються як флюоресцентні зонди для визна
чення нуклеїнових кислот (НК) в різноманітних
медичних та біологічних тестах і дослідах [1—-3].
Принцип дії таких зондів полягає в тому, що,
зв 'язуючись з Н К , молекула зонда жорстко фіксує
свою конформацію. Ц е значно знижує ймовірність
як її конформаційних переходів, так і коливальної
дезактивації енергії електронного збудження, вна
слідок чого інтенсивність випромінювання барвни
ка значно зростає [4 ].
Взаємодія малих молекул, зокрема, барвників
з Д Н К досліджується, починаючи з 60-х років і до
цього часу становить значний інтерес. Для ціанінів
у літературі описано дві основні моделі взаємодії:
інтеркаляційну [5—9] та борозенкову [8, 10, 11] ,
© С. С. ЛУКАШОВ, Г. О. КАЧКОВСЬКИЙ, м. ю. лосицький,
С. М. ЯРМОЛЮК, 2001
причому для монометинів більш прийнятною, як
правило, є перша [7, 8 ]. Виходячи з того, що для
кожного окремого барвника спосіб взаємодії з ДНК
залежить від його структури та розподілу елект
ронної густини, для монометинових ціанінів ми
запропонували модель «напівінтеркаляції» барвни
ка у дволанцюгові НК [12] . Нещодавно для низки
монометинових ціанінових барвників нами було
отримано експериментальні результати, що свід
чать на користь «напівінтеркаляційної» взаємодії
цих барвників з Д Н К [13] .
З метою детальнішого дослідження механізму
взаємодії монометинових ціанінів з Д Н К отримано
низку пар структурно подібних барвників цього
класу з протилежним напрямком електричного ди
поля та досліджено їхні спектрально-люмінесцентні
властивості у вільному стані та в присутності
дволанцюгової Д Н К . Крім того, розглянуто вплив
об'ємних замісників у гетерозалишках на зв 'язу
вання барвника з Д Н К .
242
mailto:otava@carrier.kiev.ua
ВЗАЄМОДІЯ ЦІАНІНОВИХ БАРВНИКІВ З НУКЛЕЇНОВИМИ КИСЛОТАМИ
тил-1,3-бензотіазол-3-ій йодметилат. Вихід 48 % .
321 °С. Я М Р Н 1 : с. 4,21 (ЗН) , с. 6,02 (1Н) , с.
7,14 (1Н) , м. 7,36 (5Н) , м. 7,45 (7Н) , д. д. 7,63
(1Н, 7,6 Гц, 8,5 Гц) , д. 7,85 (1Н, 8,5 Гц) , д. 8,14
(1Н, 7,7 Гц) .
П і р и д и н о в і б а р в н и к и . Cyan 40:
R = Н; R ' « C H 3 ; R " = C H 3 ; X = S; Y ~ « C H 3 O S 0 3 .
3 - м е т и л - 2 - ( 1 , 2 , 6 - т р и м е т и л - 1 , 4 - д и г і д р о - 4 - п і р и д и -
ніліденметил) -1,3-бензотіазол-З-ій метилметосуль
фат. Вихід 78 % . 297 °С. Я М Р Н 1 : 2,63 (6Н) ,
с. 3,37 (ЗН) , с. 3,68 (ЗН) , с. 3,79 (ЗН) , с. 6,04
( Ш ) , с. 7,24 (2Н) , д . д. 7,26 (1Н, 7,3 Гц, 9,5 Гц) ,
м. 7,51 (2Н) , д. 7,83 (1Н, 9,5 Г ц ) .
ONMe: R - Н; R ' - С Н 3 ; R " - С Н 3 ; X - О; Y~ =
= Г . 3 -метил-2- (1 ,2 ,6 -триметил-1 ,4 -диг ідро-4 -п і -
ридин іл іденметил) -1 ,3 -бензооксазол-З - ій йодме
тилат. Вихід 53 % . Т т о п л 312 °С. Я М Р Н 1 : 2,68
(6Н) , с. 3,78 (ЗН) , с. 3,92 (ЗН) , с. 6,14 (1Н) , с.
7,26 (2Н) , д. д. 7,31 <1Н, 7,6 Гц, 8,0 Гц) , д. д. 7,49
(1Н, 7,6 Гц, 8,1 Гц) , д. 7,61 (1Н, 8,1 Гц) , д. 7,68
(1Н, 8,0 Гц) .
S-04 [131: R,R - - С Н 2 - ; R ' - С Н 3 ; R " - С Н 3 ; X -
= S; Y" = CH3OSO3. 7 -метил-6-(1 ,2 ,6-триметил-1 ,4-
дигідро-4-піридиніліденметил) - [ 1 , 3 Ьдіоксоло- [4' , 5 ' :
:4 ,5 ]-бензо- [ d ] - [ 1,3 ] -т іазол-7- ій метилметосуль
фат . Вихід 56 % . Т т о п л 360 °С (розкл.) (АсОН).
Я М Р Н 1 : с 2,60 (6Н) , с 3,64 (ЗН) , с 3,75 (ЗН) , с
5,94 ( Ш ) , с 6,31 (2Н) , с 7,12 (2Н) , с 7,37 (1Н) , с
7,49 (1Н).
SNPh: R = Н; R ' - C H 3 ; R " = C 6 H 5 ; X = S; Y ~ -
«= I . 2 - ( l , 2 - д и м е т и л - 6 - ф е н і л - 1 , 4 - д и г і д р о - 4 -
піридиніліденметил) -3-метил-1,3-3-бензотіазол-З-
ій йодметилат. Вихід 83 % . 326 °С. Я М Р Н 1 :
2,67 (ЗН) , с. 3,53 (ЗН) , с. 3,91 (ЗН) , с. 5,92 (1Н) ,
с. 7,17 (1Н) , м. 7,29 (ЗН) , м. 7,37 (4Н) , д. д. 7,51
(1Н, 7,5 Гц, 8,3 Гц) , д. 7,69 (1Н, 8,3 Гц) , д. 8,03
(1Н, 8,5 Гц) .
SNdPh: R - H; R ' - C 6 H 5 ; R " « C 6 H 5 ; X - S; Y" -
= Г . 3-метил-2-(1-метил-2,6-дифеніл-1,4-дигідро-4-
піридиніліденметил) -1 ,3 -бензот іазол-З - ій йодме
тилат. Вихід 87 % . Т т о п я 309 °С. Я М Р Н 1 : с. 3,62
(ЗН) , с. 3,95 (ЗН) , с. 5,74 <1Н), с. 7,07 (2Н) , м.
7,28 (4Н) , м. 7,41 (7Н) , д. д. 7,53 (1Н, 7,0 Гц,
8,1 Гц) , д. 7,77 ( Ш , 8,1 Гц) , д. 7 ,95 ( Ш , 8,3 Гц) .
Використані речовини. Тотальну Д Н К з ерит-
243
Матеріали і методи. Барвники. Для отримання
пірилієвих барвників четвертинні солі 2-метил-
заміщених гетероциклів було конденсовано з від
повідно 2,6-дизаміщеними у-піронами в оцтовому
ангідриді (схема). Піридинові барвники отримува
ли з пірилієвих реакцією з надлишком метиламіну
в спирті у присутності триетиламіну згідно із схе
мою [14] .
При описанні спектрів Я М Р Н 1 використано
наступні скорочення: с. — синглет; д. — дублет; д.
д. — дублет дублетів; м. — нерозділений мульти-
плет; уш. с. — уширений синглет.
П і р и л і є в і б а р в н и к и . Cyan 39: R -
- Н; R ' - С Н З ; R " « C H 3 ; X - S ; Y - » C H 3 O S ( V .
2- (2 ,6 -диметил-4Н-4 -п іран іл іденметил) -3 -метил-
1 ,3-бензот іазол-З- ій м е т и л м е т о с у л ь ф а т . Вихід
56 % . Т т о п л . 283 ° С Я М Р Н 1 : с 2,37 (ЗН) , с 2,48
(ЗН), уш. с. 3,39 (ЗН) , с. 4,00 (ЗН) , с. 6,46 (1Н) ,
с. 6,82 (1Н), с. 7,03 (1Н) , д. д. 7,59 (1Н, 7,7 Гц,
9 Гц) , д. д. 7,72 (1Н, 7,7 Гц, 8,6 Гц) , д. 7,97 (1Н,
8,6 Гц) , д. 8,14 Ц Н , 9,0 Гц) .
OOMe: R e Н; R ' = C H 3 ; R " * C H 3 ; Х - О ; Y~ =
- Г . 2-(2,6-диметил-4Н-4-піраніліденметил)-3-ме-
гил-1,3-бензооксазол-3-ій йодметилат. Вихід 26 % .
Т г о п л . 327 °С. ЯМР Н 1 : с. 2,38 (ЗН) , с. 2,47 (ЗН) ,
уш. с. 3,83 (ЗН), с. 5,92 (1Н) , с 6,77 (1Н) , с. 7,52
Ц Н ) , м. 7,56 (2Н) , д. 7,78 (1Н, 8,0 Гц) , д. 7,88
Ц Н , 7,7 Гц).
Me-dO 39: R , R » - C H 2 - ; R " = C H 3 ; X = S; Y~ =
= C H 3 O S 0 3 . 6 - (2 ,6 -диметил-4Н-4-п іран іл іденме-
гил) -7-метил- [1,3 J-діоксоло [4' , 5 ' :4,5 ]-бензо- [d ] [ 1,
З ]-тіазол-7-ій метилметосульфат. Вихід 39 % . Т т о п л
343 °С (розкл.). Я М Р Н 1 : с 2,31 (ЗН) , с 2,42 (ЗН) ,
уш. с. 3,38 (ЗН), с 3,94 (ЗН) , с. 6,24 (2Н) , с 6,36
(1Н), с. 6,69 Ц Н ) , с. 6,86 Ц Н ) , с 7,68 Ц Н ) , с
7,69 ЦН)
SOPh: R s H ; R ' = C H 3 ; R ' « C 6 H 5 ; X « S ; Y~«
= Г . 3-метил-2-(2-метил-6-феніл-4Н-4-піраніліден-
УІЄТИЛ)-1 , 3 -бензот іазол-З - ій йодметилат . Вихід
53 %. Т т о п л 336 °С (розкл.) . Я М Р Н 1 : с. 2,39 (ЗН) ,
4,01 (ЗН), с 6,35 Ц Н ) , с. 6,94 Ц Н ) , д. 7,22 (2Н,
7,5 Гц) , м. 7,39 (5Н) , д. д. 7,57 Ц Н , 7,2 Гц,
7,8 Гц) , д. 7,81 Ц Н , 7,8 Гц) , д. 8,07 Ц Н , 8,1 Гц) .
SOdPh: R - Н; R ' - С 6 Н 5 ; R " e С 6 Н 5 ; X * S; Y" -
= Г . 2- (2 ,6-дифеніл-4Н-4-піраніліденметил)-3-ме-
ЛУКАШОВ С. С. ТА Ш.
роцитів курчат («Sigma», США) було очищено
згідно з [15] . Отриманий зразок містив дволанцю-
гові фрагменти довжиною до 10 3 пар основ.
Для приготування всіх водних розчинів у даній
роботі використовували 0,05 М трис-НСІ буфер, рН
7,5. Диметилформамід (ДМФА) було перегнано під
зниженим тиском [16] .
Розчини для спектральних досліджень. Вико
ристано стокові розчини барвників у ДМФА кон
центрації 2-Ю" 3 М та розчин Д Н К в буфері кон
центрації 6-Ю" 3 М пар основ Д Н К .
Для отримання робочих розчинів стокові роз
чини відповідних речовин розводили в буфері до
потрібної концентрації. Концентрація барвників у
робочих розчинах становила 10~5 М. Для отримання
комплексів барвників з Д Н К стокові розчини барв
ників додавали до розчину Д Н К у буфері концент
рації 6-Ю" 5 моль пар основ/л . В отриманих розчи
нах співвідношення к о н ц е н т р а ц і й пари основ
ДНКгмолекули барвника становило 6:1.
Спектроскопічні виміри. Спектри поглинання
реєстрували за допомогою спектрофотометра Spe-
cord М 40 (Німеччина) . Запис спектрів флюорес
ценції здійснювали на спектрофлюориметрі Hitachi
Model 850 (Японія). Довжину хвилі збудження
флюоресценції брали рівною довжині хвилі макси
муму смуги поглинання мономерів барвника в да
ному розчині. Всі вимірювання проводили в квар
цовій кюветі 1 х і см одразу після приготування
розчинів при кімнатній температурі. Спектри ЯМР
! Н отримували на приладі «Varian VXR-300»
(США) з робочою частотою 300 МГц і внутрішнім
стандартом Т М С
Результати і обговорення. Спектри поглинан
ня барвників. Параметри спектрів поглинання роз
чинів досліджуваних барвників у ДМФА, водному
розчині та в присутності Д Н К представлено в
таблиці.
Значення довжин хвиль максимумів поглинан
ня барвників у буфері (А 0
а Ь ) , в ДМФА ( A D M F A
a b ) та в
присутності Д Н К (A D N A
a b ) лежать в інтервалі 408—
508 нм. Значення молярних коефіцієнтів екстинк
ції розчинів барвників у буфері ( е 0 ) > в ДМФА
( £ D M F A ) та в присутності Д Н К ( £ D N A ) знаходяться в
межах 3 ,15-10 4 —9,6-10 4 М_1см~*. З а формою спек
трів барвники поділяються на дві групи. В спектрах
усіх барвників з пірилієвим ядром (Cyan 39, SOPh,
SOdPh, ООМе та Me-d039) спостерігаються два
максимуми, що відповідають переходам на різні
коливальні рівні збудженого стану відповідних бар
вників (рис 1), тоді як усі спектри поглинання
барвників, що містять піридиновий залишок (Cyan
40, S-04, SNPh, SNdPh та ONMe) , складаються з
однієї смуги (рис 2) , яка явно вирізняється.
При переході від водного середовища до ДМФА
в спектрах усіх барвників спостерігається довго
хвильовий зсув максимуму поглинання A D M F A
a b від
носно Я 0
а Ь в межах 4—12 нм (таблиця) внаслідок
зменшення нуклеофільності середовища. Такий же
зсув від 2 до 18 нм має місце й у водному розчині
Рис. 1. Спектри поглинання та флюоресценції барвника SOPh у
вільному стані в буфері (7) і в Д М Ф А (2 ) , а також комплексів
SOPh з Д Н К ІЗ). Інтенсивність спектрів флюоресценції наведено
у відносних одиницях. Спектри флюоресценції 7 і 2 збільшено в
10 разів
Рис. 2. Спектри поглинання та флюоресценції барвника SNPh у
вільному стані в буфері (7) і в Д М Ф А ( 2 ) , а також комплексів
SNPh з Д Н К (3). Інтенсивність спектрів флюоресценції наведено
у відносних одиницях. Спектри флюоресценції 7 і 2 збільшено в
50 разів
244
ВЗАЄМОДІЯ ЦІАНІНОВИХ БАРВНИКІВ З НУКЛЕЇНОВИМИ КИСЛОТАМИ
Спектрально-люмінесцентні властивості барвників у воді, ДМФА та в присутності ДНК
в присутності Д Н К для всіх барвників , крім
SNdPh, Cyan 39 та OOMe (для цих барвників A D N A
a b
рівна А 0
а Ь ) .
Слід зазначити, що для всіх піридинових бар
вників форма спектра поглинання як у буфері, так
і в ДМФА та в присутності Д Н К однакова, а зсув
A D N A
a b відносно А 0
а Ь завжди менший за зсув A D M F A
a b
відносно А 0
а \ Щодо пірилієвих барвників, то для
них подібної кореляції зсувів довжин хвиль не
спостерігається.
Спектри випромінювання барвників. У таблиці
також представлено параметри спектрів випромі
нювання розчинів барвників у ДМФА, в буфері та
в присутності Д Н К .
Значення довжин хвиль максимумів випромі
нювання барвників у буфері (А 0
Н), в ДМФА (A D M F A
f I )
та в присутності Д Н К (A D N A
n ) лежать в інтервалі
447—615 нм. Стоксові зсуви барвників у буфері
(А5 0 ) , в ДМФА ( A 5 D M F A ) та в присутності Д Н К
( A S D N A ) мають значення від 26 до 146 нм.
Форми спектрів випромінювання піридинових
барвників у буфері, в Д М Ф А та в присутності Д Н К
однакові, причому ці спектри дзеркально-симет
ричні відповідним спектрам поглинання (рис 2) .
Для пірилієвих барвників Cyan 39, SOPh, OOMe та
Me-d039 форми спектрів випромінювання їхніх
розчинів у ДМФА та в буфері схожі, тоді як
спектри цих барвників у присутності Д Н К від
різняються за формою (рис. 1). Відповідні спектри
поглинання та флюоресценції цих барвників досить
245
ЛУКАШОВ С. С. ТА Ш.
Рис. 3. Схематичне пояснення моделі «напівінтеркаляції» до
сліджуваних барвників у ДНК: бензотіазольний та бензоокса-
зольний залишки (Benz) знаходяться між парами основ ДНК,
тоді як залишки, що містять пірилій та піридин {Ріг), розташо
вані в борозенці біля фосфатів. Для досліджуваних барвників
таке розташування має місце незалежно від того, на який із
залишків зміщений позитивний заряд барвника
часто не є дзеркально-симетричними (спектри Cy
an 39 у буфері та в ДМФА, спектри Me-d039 у
присутності Д Н К , спектри SOPh у ДМФА та в
присутності Д Н К і всі спектри ООМе). Для барв
ника SOdPh форма спектра флюоресценції розчину
в буфері відрізняється від форми спектра барвника
як у ДМФА, так і в присутності Д Н К . Спектри
поглинання та флюоресценції SOdPh у буфері
дзеркально-симетричні, але стоксів зсув становить
146 нм, що свідчить про сильний взаємний зсув
гіперповерхонь потенціальної енергії основного та
збудженого електронних станів.
Інтенсивність випромінювання барвників у
вільному стані має однаково невисокі значення як
у воді ( / 0 ) , так і в ДМФА ( 7 D M F A ) (0,026—0,26
відносних одиниць (в. о . ) ) , причому для пірилієвих
барвників Cyan 39, SOPh, SOdPh та Me-d039 ,
котрі, як відомо [17] , через електронні особливості
пірилієвого ядра випромінюють менше за відповідні
піридинові барвники, інтенсивність ледь перевищує
рівень фону (7 0 та 7 D M F A складають 0,026—0,047 в.
о.). Барвники ONMe та ООМе мають вищі значен
ня / 0 та / D M F A (таблиця) , що обумовлено, насампе
ред, меншими просторовими ускладненнями для
утворення планарної конформації , бо бензооксазо-
ловий залишок, який входить до складу цих барв
ників, має менші розміри, ніж бензотіазоловий,
оскільки атом кисню є помітно меншим за атом
сірки.
У присутності Д Н К інтенсивність випроміню
вання усіх барвників (7 D N A ) зростає відносно / 0 ,
причому величина зростання / D N A / / 0 є значно біль
шою для піридинових барвників (25,3—257), ніж
для пірилієвих (5,6—17,9) (таблиця) . Звертає ува
гу значне зростання інтенсивності для барвника
SNPh (у 71,6 разу) і, особливо, для SNdPh (у 25,3
разу) , які через присутність об 'ємних фенільних
радикалів не можуть утворювати інтеркаляційних
комплексів шляхом повної інтеркаляції. Малой
мовірним також є зв 'язування цих барвників ма
лою борозенкою Д Н К , оскільки таким чином, як
правило, фіксуються видовжені голкоподібні моле
кули. Отже, «напівінтеркаляція» видається найві-
рогіднішим варіантом структури комплексів SNPh
та SNdPh з Д Н К .
Взаємодія барвників з ДНК та її вплив на
електронну асиметрію молекул барвників. Важли
вим як з практичної, так і з теоретичної точки зору
є розуміння механізму взаємодії зонда з молеку
лою Д Н К . Залежно від своєї структури барвник
може інтеркалювати в Д Н К (вбудовуватися між
сусідніми парами основ) або ж розташовуватися в
борозенці Д Н К . Для монометинових ціанінових
барвників, молекули яких відносно невеликі, а
сумарний позитивний заряд зміщений до одного з
гетероциклічних залишків, нами було запропоно
вано модель «напівінтеркаляції» в дволанцюгові
НК [12] . Відповідно до цієї моделі, одне з ядер
барвника інтеркалює між парами основ, а інше,
завдяки електростатичній взаємодії з негативно
зарядженим фосфатним іоном НК, зміщене до
борозенки (р ис 3) .
Оскільки нуклеотидні основи Д Н К є електрич
но нейтральними, а фосфатні групи — негативно
зарядженими, то саме при «напівінтеркаляції» в
Д Н К молекула барвника потрапляє у чітко вира
жене дипольне середовище (при повній інтерка
ляції молекула барвника повністю знаходиться між
електрично нейтральними нуклеотидними основа
ми, а при заляганні в борозенку декілька негатив
них зарядів фосфатних груп рівномірно розміщені
вздовж молекули барвника і в сумі не дають
значного дипольного моменту) . Внаслідок впливу
цього середовища на електронну структуру барвни
ка основність неінтеркалюючого ядра збільшується.
Для ціанінів при зростанні електронної аси
метрії молекули барвника підвищується і значення
стоксового зсуву AS [17 ], так що AS можна набли
жено вважати мірою електронної асиметрії. З да
них таблиці видно, що величина стоксових зсувів
при утворенні комплексу з Д Н К зростає у випадку
246
ВЗАЄМОДІЯ ЦІАНІНОВИХ БАРВНИКІВ З НУКЛЕЇНОВИМИ КИСЛОТАМИ
барвників Cyan 40, SNPh , SNdPh , ONMe і ООМе,
а у випадку барвників Cyan 39, SOPh, SOdPh, S-04
та Me-d039 , навпаки, зменшується. Така зміна
стоксового зсуву свідчить на користь взаємодії
барвника з Д Н К саме «напівінтеркаляційним»
шляхом.
Можна запропонувати наступне пояснення
спостережених змін стоксового зсуву. У барвниках
Cyan 40, SNPh, SNdPh і ONMe піридинове ядро є
більш основним. Оскільки зростання стоксового
зсуву є проявом підвищення електронної асиметрії,
то в цих барвниках при напівінтеркаляції ос
новність піридинового ядра зростає ще більше.
Отже, в комплексі з Д Н К саме піридинове ядро
знаходиться біля фосфатних іонів, а бензотіазольне
та бензооксазольне ядра інтеркалюють між парами
основ Д Н К . У випадку барвників Cyan 39, SOPh,
SOdPh та Me-d039 стоксів зсув, навпаки, змен
шується. Спостерігається більша величина зміни
(10—53 нм) , що відповідає більшій різниці основ-
ностей між пірилієвим та бензотіазольним ядрами.
Оскільки напрямок зміни електронної асиметрії для
пірилієвих і піридинових барвників протилежний,
то зменшення стоксових зсувів для перших свід
чить про їхнє розміщення в ДНК-комплексах ана
логічно останнім (рис. 3 ) .
Бензооксазольне ядро барвника ООМе менш
основне за пірилієве, тому при інтеркаляції бензо-
оксазольним ядром стоксів зсув барвника в комп
лексі має бути більшим, ніж у вільному стані, що
й спостерігається. Діоксиметиленове угрупування
підвищує основність бензотіазольного ядра прак
тично до рівня піридинового, тому для барвника
S-04 і спостерігаємо невелике зменшення Д£ .
Зміну стоксового зсуву в рядах при заміщенні
метальних груп на фенільні також можна пояснити
зміною основності піридинового ядра. Д л я барв
ників Cyan 40, SNPh і S N d P h введення фенільних
замісників підвищує їхню основність, що супровод
жується зменшенням заряду на інтеркальованому
бензотіазольному ядрі в основному стані. Ц е при
зводить до асиметризації молекули і відповідно до
зростання величини стоксового зсуву в ряду Cyan
40, SNPh і SNdPh.
Висновки. Отримано нові експериментальні
свідчення на користь «напівінтеркаляційної» моделі
взаємодії монометинових ціанінів з Д Н К . Так ,
барвники SNPh і S N d P h містять у піридиновому
ядрі об'ємні фенільні радикали, які виключають
можливість інтеркаляції цим ядром. Однак взає
модія цих барвників з Д Н К викликає підвищення
інтенсивності флюоресценції відповідно в 71,6 та
25,3 разу, що є характерним для інтеркаляційної
взаємодії.
Зміна значень стоксових зсувів при взаємодії з
Д Н К свідчить про перебування барвників у комп
лексах у дипольному середовищі, що також під
тверджує «напівінтеркаляційну» модель взаємодії.
Орієнтацію молекули барвника в комплексі визна
чає її геометрія, напрямок дипольного моменту
барвника при цьому має вторинне значення. Пі-
рилієві і піридинові барвники, близькі за формою,
але протилежні за напрямком електронної аси
метрії, розташовані в комплексах згідно з гео
метрією їхніх молекул, тобто таким чином, що
бензооксазольні та бензотіазольні ядра розташовані
між парами основ Д Н К , а пірилієві та піридинові
залишки знаходяться в борозенковому просторі.
S. S. Lukashov, G. О. Kachkovskyy, М. Yu. Losytskyy,
S. М. Yarmoluk.
Interaction of cyanine dyes with nucleic acids.
22. Spectral-luminescent properties of monomethyne pyrylium and
pyrymidinium cyanines and their DNA-complexes
Summary
We have obtained a number of pairs of monomethyne cyanines, dyes
of each pair having similar structure and contrary direction of
electric dipole moment, and investigated the spectral-luminescent
properties of these dyes in free state and in the presence of
double-stranded DNA. The change in values of the dyes Stockes
shifts under the interaction with DNA is the evidence for the
location of the dyes within DNA complexes in dipole medium, that
confirms the «half-intercalation» interaction model. Considering the
changes of the dyes Stockes shifts under the interaction with DNA
as the manifestation of changes in electronic asymmetry of these
dyes, we made an assumption about the location of each dye inside
the DNA. It has been concluded, that the dye molecule orientation
in the DNA-complex is defined by the dye geometry, its dipole
moment direction being of minor importance.
С. С. Лукашов, Г. А. Качковский, M. Ю. Лосицкий,
С. Н. Ярмолюк.
Взаимодействие цианинових красителей с нуклеиновыми
кислотами. 22. Спектрально-люминесцентные свойства
монометиновых пирилиевых и пиридиновых цианинов
и их комплексов с Д Н К
Резюме
Получен ряд пар структурно подобных монометиновых циани-
новых красителей с противоположным направлением электри
ческого диполя и исследованы их спектрально-люминесцент
ные свойства в свободном состоянии и в присутствии двухце-
почечной ДНК, Изменение значений стоксовых сдвигов краси
телей при их взаимодействии с ДНК свидетельствует о
пребывании красителей в комплексах в дипольной среде, что
подтверждает «полуинтеркаляционную» модель взаимодейст
вия. Рассматривая изменение стоксового сдвига красителей
при взаимодействии с ДНК как проявление изменения их
электронной асимметрии, было высказано предположение о
положении каждого красителя в ДНК и сделан вывод о том,
что ориентацию молекулы красителя в комплексе определяет
ее геометрия, а направление дипольного момента красителя
имеет второстепенное значение.
247
ЛУКАШОВ С. С ТА IH.
ПЕРЕЛІК ЛІТЕРАТУРИ
1. Rye Я . S.t Yue S., Wemmer D. E, Quesada M. A ,
Haughiand Я P., Mat hies R. A , Glazer A N. Stable
fluorescent complexes of double-stranded DNA with bis-inter
calating asymmetric cyanine dyes: properties and applications
/ / Nucl. Acids Res .—1992 .—20 .—P. 2803—2812 .
2. Skeidsvoll Ueland P. M. Analysis of double-stranded DNA
by capillary electrophoresis with laser-inducted fluorescence
detection using the monomelic dye SYBR GREEN і / / Anal.
Biochem.—1995.—231.—P. 359—365 .
3. Suzuki Т., Fujikura JC, Higashiyama Г., Takata К DNA
staining for fluorescent and laser confocal microscopy / /
Histochem. and Cytochem.—1997 .—45 , N 1.—P. 49—53 .
4. Огульчанський Т. Ю., Я щук В. М., Ярмолюк С. М.,
Лосицький М. Ю. Взаємодія ціанінових барвників з нук
леїновими кислотами. 14. Деякі спектральні особливості
монометинових бензотіазолових ціанінових барвників та
їхньої взаємодії з Д Н К / / Біополімери і клітина.—2000.—
16, № 5 .—С. 345—355.
5. Lerman L. S. The structure of the DNA-acridine complex / /
Biochemistry.—1963.—49.—P. 94—102 .
6. Pritchard N. /., Blake A , Peacocke A R. Modified intercala
tion model for the interaction of amino acridines and DNA / /
Nature.—1966.—212.—P. 1360—1361 .
7. Rye H. S., Glazer A. N. Interaction of dimeric intercalating
dyes with single-stranded DNA / / Nucl. Acids Res .—1995.—
23 , N 7.—P. 1215—1222.
8. Norden B.f Tjerneld F. Optical studies on complexes between
DNA and pseudoisocyanine / / Biophys. Chem.—1977.—6.—
P. 31—45.
9. Long E. C , Barton J. К On demonstrating DNA intercalation
/ / Accounts Chem. Res .—1990 .—23 , N 9 .—P. 271—273.
10. Kumar С. V., Turner R. S., Asuncion E. # . Groove binding
of a styrylcyanine dye to the DNA double helix: the salt effect
/ / J. Photochem. and Photobiol. A: Chem.—1993.—74.—
P. 231-238.
11. Milanovich N., Sun A/., Jankowiak R., Small G. J., Hayes J.
M. Binding of TO-PRO-3 and TOTO-3 to DNA: Fluorescence
and hole-burning studies / / J. Phys. Chem.—1996.—100,
N 21 .—P. 9181—9186.
12. Yarmoluk S. M.t Kovalska V. В., Kovtun Y. P. Interaction of
cyanine dyes with nucleic acids. 5. Towards model of «half-in-
tercalation» of monomethyne cyanine dyes into double-stran
ded nucleic acids / / Биополимери і клітина.—1999.—15,
№ 1.—P. 75—82.
13. Лукашов С. С, Лосицький М. Ю., Ярмолюк С. М.,
Сломінський Ю. Л. Взаємодія ціанінових барвників з нук
леїновими кислотами 12. Нові монометинові ціаніни на
основі 5,6-метилендіоксибензотіазолу та спектрально-люмі
несцентні властивості їхніх комплексів з нуклеїновими
кислотами / / Біополімери і клітина.—2000.—16, № 6.—
С. 562—572 .
14. Кеіетеп /., Wizinger R. Uber alkylsubstituierte Pyrylo- und
Pyridino-cyanine 1. 2,6-Dimethylpyrylo- und 2,6-Dimethyl-
pyridino-cyanine aus 2,6-DimethyI-i-pyron / / Helv. chim.
ac ta .—1962 .—5.—S. 1908—1917.
15. Maniatis Т., Fritsch E. F.f Sambrook / . Molecular cloning: A
laboratory manual.—New York: Cold Spring Harbor Lab.
publ., 1982.—458 p.
16. Органикум I Пер. с нем.—M.: Мир, 1992.—Т. 2 . - 4 7 4 с.
17. Ищенко А. А. Строение и спектрально-люминесцентные
свойства полиметиновых красителей.—Киев: Наук, думка,
1 9 9 4 . - 2 3 2 с.
УДК 535.372
Надійшла до редакції 25.04.2000
248
|