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. «Пирролкарбоксамидные комплексоны Д Н К иродственные им соединения». Журнал Прикладной Химии т.бб. вып.б. с.1339−1359.
4. Курская, Г. В., Гроховский, С Л. , Жузе, А.Л. и Готтих 1978. «Кристаллическая имолекулярная структура аналога дистамицина А». 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. «Стереохимическая модель молекулярного механизма» узнавания" АТ-пар при связывании с Д Н К антибиотиков дистамицина, А и нетропсина". 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". 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. «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. «Количественная оценка вклада пирролкарбоксамидных групп антибиотика дистамицина, А в обеспечение специфичности его связывания с АТ-парами ДНК» .
15. Готтих, Б.П. 1980. «Синтетические лнганды, способные «узнавать» .
16. АТ-последовательности ДНК, обладающие осью симметрии второго порядка" .
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 «Горизонты физико-химической биологии» 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. MOHOи 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. «Ориентированные комплексы нуклеиновых кислот снизкомолекулярными лигандами. 1. Анизотропия поглощения комплекса дистамицина, А и его аналогов с ДНК». Мол. Биол. т. 12. вып.З. с.557−563.
35. Турчин, К.Ф., Гроховский С Л. , Жузе, А.Л. и Готтих, Б.П. 1978. «Лиганды обладающиесродством к определенным парам оснований ДНК. П. Изучение стереохимии хромофора дистамицина, А методом Ш — Я М Р спектроскопии». 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.
