1H-NMR determination of the thermodynamics of drug complexation with single-stranded and double-stranded oligonucleotides in solution: Ethidium bromide complexation with the deoxytetranucleotides 5′-d(ApCpGpT), 5′-d(ApGpCpT), and 5′-d(TpGpCpA)

Abstract

The thermodynamical parameters (free energy, enthalpy, and entropy) of complex formation between ethidium bromide and single‐stranded and double‐stranded tetranucleotides of different base sequence [5′‐d(TpGpCpA), 5′‐d(ApCpGpT), and 5′‐d(ApGpCpT) have been determined from the temperature dependencies of 500 MHz proton nmr chemical shifts. The analysis enables the contributions to be differentiated for the formation of different types of complexes (1:1, 2:1, 1:2, and 2:2) in aqueous solution. The results have been interpreted in terms of the main types of intermolecular interactions responsible for formation of the different complexes; van der Waals and electrostatic interactions are important for formation of complexes of ethidium bromide with single‐stranded tetranucleotides, whereas van der Waals and hydrophobic interactions play a significant role in the binding of the dye to the tetramer duplexes. © 1997 John Wiley & Sons, Inc. Biopoly 42: 285–295, 1997

Local Conformational Changes Induced in B-DNA by Ethidium Intercalation

“…Ideally, such information is required for DNA targets of genomic size and complexity. While thermodynamic and kinetic properties have been assayed for a wide range of drugs and DNA targets ( − ), structural studies have been limited almost exclusively to drug ligation by small oligonucleotides ( − ).…”

Investigation of the reactivity of oligodeoxynucleotides with glyoxal and KMnO4 chemical probes by electrospray ionization mass spectrometry

“…Actinomycin D is thought to interact with single strand oligodeoxynucleotides around GC-rich regions [35,36]. Ethidium bromide, another DNA-interactive agent, has a less specific binding pattern but prior evidence suggests that it also prefers GC sites [37,38]. Our interest focused on elucidating the impact of these ligands on the reactivity of thymines and guanines as monitored by using the two complementary chemical probes in conjunction with ESI-MS. As an example, Figure 5 shows the product distributions obtained upon reaction of glyoxal or KMnO 4 with [d(GCGATGCCTACGCC) (SS12) + actinomycin] complexes.…”

NMR analysis of the interaction of antibiotic daunomycin with deoxytetranucleotide, 5'-d(TpGpCpA), in aqueous solution

“…Это определяет достаточно большой «параметр исключения» in = 3,3-г-3,5 пар оснований) в модели исключенного соседа, полученный при исследовании взаимодействия дауномицина с ДНК методом спектрофотометри и [11,21 ]. Согласно данным рентгеноструктурного анализа [4,5] считывали с использованием параметрических регрессионных уравнений для анализа зависимостей мольных долей от температуры и формализма Вант-Гоффа [22 ]. Полученные значения энтальпии и энтропии реакций дауномицина с дезокситетрануклеотидом 5'-d(TGCA) в растворе приведены в табл.…”

“…Термодинамические параметры реакций взаимодействия дауномицина с 5'-d (TGCA) определены, как и ранее [22], на основе экспериментальных температурных зависимостей химических сдвигов протонов дауномицина в растворе с тетра- нии Н-связи следует ожидать также и отрицательного изменения энтропии [26 ]. Следовательно, можно считать, что основной вклад в отрицательные значения термодинамических параметров комплексообразования дауномицина с дезокситетрануклеотидами вносят межмолекулярные взаимодействия -Η-связи и силы Ван-дер-Ваальса.…”

“…1 видно, что термодинамические параметры АН и AS образования комплекса 1:1 дауномицина с одноцепочечной тетрануклеотидной последовательностью существенно выше по абсолютной величине, чем АН и AS связывания антибиотика с дуплексом тетрамера. Это, по-видимому, связано со значительно большими конформационными изменениями в одноцепочечной последовательности и ощутимо меньшей ролью гидрофобных взаимодействий, дающих положительный вклад в АН и AS, при комплексообразовании ароматических лигандов с однонитчатым олигонуклеотидом по сравнению с двухспиральным [22 ]. Следует отметить, что качественно аналогичная картина для комплексов 1:1 и 1:2 имела место и при связывании ароматических молекул красителей профлавина [13] и бромистого этидия [14 ] с дезокситетрануклеотидом 5'-d (TGCA).…”