Автореферат (1151324), страница 5
Текст из файла (страница 5)
В спирторастворимой фракции1 ДНК-связанныхлипидов могут содержаться также фосфатидилхолин и фосфатидилинозитол, а вофракции 2 прочносвязанных липидов – триацилглицериды и кардиолипин (Жданов идр., 2014; 2015).О регуляции экспрессии генов жирными кислотами: комплексообразованиеДНК с жирными кислотами (in silico)Молекулярная динамика и свободная энергия связываниялинолевой кислоты с ДНК в водном раствореСтроениекомплексоволигонуклеотидаилинолевойкислоты.Послеоптимизации комплекса линолевой кислоты (EIC) и ДНК (рис. 7, А) количествомежатомных взаимодействий ‒ ван-дер-ваальсовых контактов ‒ между двумяструктурами составило 106.
EIC располагается параллельно фосфатным группамДНК. Для анализа взаимной ориентации молекул нами было выбрано три атома EIC итри атома ДНК, находящиеся ближе всего к выбранным атомам EIC. Атомы первойпары EIС41:H31 ‒ dT37:O1P располагаются на расстоянии друг от друга в 1,68 Ǻ.В этом случае имеет место образование водородной связи между водородом23карбоксильной группы EIC и кислородом фосфатной группы ДНК. Расстояние междуатомами в следующей паре EIС41:С10 ‒ dT34:H1' составляет 2,88 Ǻ.
В ней участвуютатомы углерода EIС, образующие двойную связь в самой EIС, и атом водородадезоксирибозы при остатке пиримидина. Между предпоследним углеродным атомомв EIС и водородом дезоксирибозы при пиримидине (dT34:H5'1) расстояние составляет2,96 Ǻ.ГАБВРис. 7. Структура комплексов жирных кислот и олигонуклеотида (dA)25·(dT)25(компьютерный эксперимент с помощью программного пакета NAMD): а) линолевая кислота(нейтральная форма); б) линолевая кислота, анион; в) олеиновая кислота (нейтральнаяформа); г) водородная связь между водородом карбоксильной группы олеиновой кислоты иазотом аденина; ориентация цепи ДНК изменена для обеспечения лучшего угла обзоракомплекса (атомы кислорода – красные, углерода – голубые, водорода ‒ белые).В анионной форме количество межатомных расстояний между атомами ДНК илинолевой кислоты менее 3,4 Ǻ, что меньше на 30% по сравнению с нейтральнойформой и составляет 74 (рис.
7, Б). Для описания комплекса анионной формы EIС иДНК нами были выбраны те же группы атомов, что и при описании предыдущегокомплекса. В отсутствие водорода карбоксильная группа приобретает отрицательныйзаряд, что приводит к отдалению головки жирной кислоты от отрицательнозаряженного кислорода фосфатной группы ДНК, поэтому расстояние (dT37:0-1P ‒EIC41:O2) составляет 3,82 Ǻ.При этом углероды при двойной связи в анионе взаимодействуют не сводородами дезоксирибозы, а с водородами, фосфатных групп. Предпоследнийуглерод жирной кислоты расположен от водорода дезоксирибозы на расстоянии243,57 Ǻ. Таким образом, центр молекулы жирной кислоты располагается ближе к ДНК посравнению с ее полярной частью и гидрофобным «хвостом» (Тарасов Д.С. и др., 2012).Молекулярная динамика.
Молекулярная динамика комплекса нейтральнойлинолевой кислоты показывает большую конформационную подвижность лиганда(рис. 8, А). Линолевая кислота удерживается в малой бороздке ДНК за счетуглеводородного хвоста, в то время как ‒ СООН-группа и центральная частьмолекулы (атомы начиная с 9-го углерода) периодически теряют контакт с атомамиДНК (рис. 8, Б). Это хорошо видно по динамике образования и разрыва водороднойсвязи между H31 линолевой кислоты и кислородом одной из фосфатных групп ДНК.АБРис.
8. Динамика взаимодействий ДНК и линолевой кислоты (нейтральной). А ‒ изменениеобщего числа межатомных нековалентных контактов между ДНК и линолевой кислотой современем: абсцисса – время (расстояние между вертикалями равно 500 пс), ордината – числомежатомных взаимодействий. Б ‒ изменение расстояния между репрезентативными атомамиДНК и линолевой кислоты со временем: абсцисса – время, пс, ордината ‒ расстояние междуатомами, Ǻ.25Отметим, что молекула линолевой кислоты остается связанной в течение 2 нсдинамики. Для аниона линолевой кислоты оптимизированная структура изначальносодержит меньшее число межатомных нековалентных контактов, чем структуранейтрального комплекса, что связано с отталкиванием отрицательно заряженногокислорода карбоксильной группы EIC и кислорода фосфатной группы ДНК. Однаков ходе молекулярной динамики количество межатомных контактов возрастает, что,видимо, связано с тем, что система покидает локальный минимум и переходит в болеевыгодную конформацию (рис.
8, Б). Аналогичная ситуация наблюдается длятраектории молекулярной динамики линолевой кислоты (Тарасов и др., 2012).Свободная энергия связывания олигонуклеотида и линолевой кислоты. Иззависимости свободной энергии связывания А(ξ) линолевой кислоты с ДНК откоординаты реакции, получаем, что величина энергии связывания равна 8 ккал/мольдля аниона линолевой кислоты и 13 ккал/моль для нейтральной молекулы. Разница взначениях энергии связывания аниона и кислоты, вероятно, является следствиемэлектростатического отталкивания между фосфатными группами сахаро-фосфатногоостова ДНК и ‒ СОО-- группой жирной кислоты, в то время как в протонированнойформе жирной кислоты водород ‒ СООН-группы способен образовывать водороднуюсвязь с кислородом фосфатной группы ДНК.
Это значение совпадает со значениемэнергии связывания линолевой кислоты с декамером ДНК, полученным методоммолекулярного докинга ‒ 13,3 ккал/моль (Дьячков и др., 2011). Полученное ранеезначение энергии связи ДНК и нейтральной формы линолевой кислоты для вакуума(48 ккал/моль) является сильно завышенным (Жданов и др., 2003). Определенноенами значение энергии связывания линолевой кислоты с ДНК сравнимо и дажепревышаетэнергиюсвязыванияспецифическихлигандов,антибиотиковипротивораковых препаратов (Тарасов и др., 2012; Dolenc et al., 2005).Полученныерезультатыподтверждаютвозможностьсуществованиякомплексов между дуплексом ДНК и жирными кислотами, в частности с линолевойкислотой, и находятся в согласии с предыдущими работами (Дьячков и др., 2011).Комплекс нейтральной линолевой кислоты с ДНК является более стабильным, чемкомплекс аниона, на 5 ккал/моль. Повидимому, отрицательный заряд остова ДНК неявляется препятствием к существованию таких комплексов.
Нейтральная формалинолевой кислоты образует с фосфатными группами ДНК водородную связь, чтоможет влиять на стабильность дуплекса (Тарасов и др., 2012).26Особенности комплексообразования ДНК с олеиновой кислотойпо данным молекулярной динамики и спектров ЯМРРанние работы по изучению взаимодействия ДНК и олеиновой кислотызарегистрировали лишь сам факт комплексообразования (Zhdanov et al., 2002). Дляизучения структурных особенностей комплексов ДНК ‒ олеиновая кислота мыисследовали методом ЯМР высокого разрешения влияние комплексообразования ДНКс олеиновой кислотой на сигналы протонов ее водородных связей. С этой целью мырегистрировали спектры ЯМР декануклеотида ДНК (d(GCGTTAACGC)2, «Синтол»,Россия, молекулярная масса 3028) в слабом поле (12‒14 м.д.) до и после титрованияего олеиновой кислотой с «отжигом» продукта взаимодействия и без «отжига».Из обзорного 1Н-ЯМР-спектра декануклеотида в воде, следует, что область сильныхполей (1‒8 м.д.) этого спектра не информативна из-за большого числа протонныхпиков ДНК.
Мы предположили, что более информативной будет слабопольная областьэтого спектра в диапазоне 12‒14 м.д., поскольку в ней локализованы лишь хорошоразрешенные пики атомов водорода, участвующих в образовании уотсон-криковскихводородных связей А-Т (две связи) и C-G (три связи), экспонированных в большуюбороздку. При добавлении олеиновой кислоты к декануклеотиду величиныхимических сдвигов сигналов протонов водородных связей в слабом поле спектраЯМР с отжигом или без не изменились.
Таким образом, связывания олеиновойкислоты с ДНК по большой бороздке нами обнаружено не было. Посколькуводородные связи А-Т- и C-G- пар нуклеотидов ДНК экспонированы более в большуюбороздку ДНК, можно заключить, что олеиновая кислота либо не связывается с ДНК,либо связывается с ДНК не по большой, а по малой бороздке.В комплексе олеиновой кислоты (OLA) c ДНК количество межатомныхвзаимодействий составило 46. Водород карбоксильной группы OLA (OLA41:H4) входе оптимизации подходит ближе к ДНК и образует водородную связь с азотомпуринового основания (dA10:N3) (рис. 7, В). Длина водородной связи dA10:N3 ‒OLA41:H4 составляет 1,82 Å (рис. 7, Г).
Таким образом, водородная связь образуетсяуже не с атомом кислорода фосфатной группы, а непосредственно с азотистымоснованием, что может потенциально оказывать влияние на стабильность дуплекса.Это, вероятно, обусловлено различиями в пространственной конфигурации олеиновойи линолевой кислот.
Кроме того, следует отметить, что взаимодействие с азотистымиоснованиями может иметь сиквенс-специфичный характер (Дьячков и др., 2011;Тарасов и др., 2012).27Как и с другими жирными кислотами, основную роль в стабилизации комплексаиграют ван-дер-ваальсовы и гидрофобные взаимодействия. С-С двойной связи(OLA41:C10) располагается близко (2,99 Å) к водороду дезоксирибозы (dT35:H1').Дальше всех по отношению к атомам ДНК располагаются хвостовые атомы OLA. Так,расстояние между OLA41:C17 и ближайшим к ней атомом в ДНК (dA7:H4' ‒ водороддезоксирибозы) составляет 3,37 Å (рис. 7, В).Полученныерезультатыподтверждаютвозможностьсуществованиякомплексов между дуплексом ДНК и жирными кислотами, в частности с линолевой иолеиновой кислотами.Лабильность липидов под влиянием мутагена циклофосфамида:индикаторы перекисного окисления липидов в крови и органах крыси система антиоксидантной защиты организмаВ настоящей работе нас интересовал вопрос комплексного исследования:влияет ли циклофосфамид при однократном внутрибрюшинном введении насодержание индикаторов ПОЛ (20, 40, 60, 80 мг/кг) в крови и органах (головной мозг,сердце, печень, почка, надпочечник, селезенка и тимус), показатели антиоксидантнойзащиты организма и уровень макро- и микроэлементов (40 мг/кг) в органах(Ибрагимова и др., 2011; 2012; 2013).При изучении индикаторовПОЛ (гидроперекисей липидов и малоновогодиальдегида в плазме крови крыс) после однократного введения ЦФ во всехизученных дозах (20, 40, 60 и 80 мг/кг) установили, что ЦФ незначительно изменяетПОЛ, а именно в дозе 80 мг/кг повышает содержание МДА в крови крыс.Содержание одного из конечных продуктов ПОЛ – МДА – при введении ЦФ вдозе 80 мг/кг повышается.
Интересно, что в этой же дозе наблюдали и повышениеактивности пероксидазы и суммарной антиокислительной активности, и понижениесодержания церулоплазмина, что свидетельствует о том, что ЦФ при однократномвведении вызывает активацию свободнорадикальных процессов. При введении ЦФ вовсех исследованных дозах и во всех изученных органах (сердце, печени, почках,надпочечниках и селезенке) уровни диеновых конъюгатов и малонового диальдегидадостоверно не изменились.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
