Binding of DNA by a dinitro-diester calix[4]arene: Denaturation and condensation of DNA

Abstract

A study of a dinitro-diester calix[4]arene (5,17-(3-nitrobenzylideneamino)-11,23-di-tert-butyl-25,27-diethoxycarbonyl methyleneoxy-26,28-dihydroxycalix[4]arene) interaction with calf-thymus DNA was carried out using several techniques. The measurements were done at various molar ratios X=[calixarene]/[DNA]. Results show diverse changes in the DNA conformation depending on the X value. Thus, at low macrocycle concentrations, the calixarene binds to the polynucleotide. This interaction, mainly in groove mode, weakens the hydrogen bonds between base pairs of the helix inducing denaturation of the double strands, as well as condensation of the macromolecule, from an extended coil state to a globular state. An opposite effect is observed at X molar ratios higher than 0.07. The de-condensation of DNA happens, that is, the transition from a compact state to a more extended conformation, probably due to the stacking of calixarene molecules in the solution. Results also show the importance of making a proper choice of the system under consideration.

Biomedizinische Anwendungen von Calixarenen: Stand der Wissenschaft und Perspektiven

“…[125] Einige CAss ind in der Lage DNAd urch Komplexierung zu denaturieren und kçnnen daher zur Entwicklung von antibakteriellen Wirkstoffen und/oder Krebsmedikamenten verwendet werden. [126] Wichtig ist, dass bestimmte CAs eine Tr ansfektionsfähigkeit aufweisen, insbesondere solche,d ie mit Guanidinium-, Te traalkylammonium-und Aminogruppen modifiziert wurden. [121d, 127] Ungaro et al verankerten Guanidinumgruppen am oberen oder unteren Rand von CAs (53-63)u nd untersuchten die Abhängigkeit der DNA-Kondensation und der Zelltransfektionseigenschaften von der Lipophilie des Makrozyklus,G rçße,K onformation und Spacerlänge.…”

“…Als dritte Generation makrozyklischer Wirtsstrukturen sind zahlreiche CAs in der Lage DNA zu binden [123] und einige von ihnen wurden zur Erkennung von Fehlpaarungen [124] und Hybridisierung verwendet [125] . Einige CAs sind in der Lage DNA durch Komplexierung zu denaturieren und können daher zur Entwicklung von antibakteriellen Wirkstoffen und/oder Krebsmedikamenten verwendet werden [126] . Wichtig ist, dass bestimmte CAs eine Transfektionsfähigkeit aufweisen, insbesondere solche, die mit Guanidinium‐, Tetraalkylammonium‐ und Aminogruppen modifiziert wurden [121d, 127] …”

“…[136] Die Fülle verfügbarer Substituenten bietet CAs eine Vielzahl von Erkrankungen im Zusammenhang mit einer Infektion mit dem humanen Immundefizienzvirus (HIV) verursachen jedes Jahr zahlreiche Todesfälle.R egnouf-de-Vains et al synthetisierten neun C4A-Derivate (31,(113)(114)(115)(116)(117)(118)(119)(120)u nd untersuchten deren Anti-HIV-Eigenschaften und Zytotoxizität. [150] Die meisten dieser Verbindungen hatten antivirale Aktivitäten von 10-50 mm,w ährend bei Konzentrationen von bis zu 100 mm keine Zytotoxizitätbeobachtet wurde.Hamilton et al synthetisierten eine Reihe von C4A-Derivaten (121)(122)(123)(124)(125)(126)(127)(128)(129)(130)(131)und untersuchten deren Fähigkeiten HIV-u nd Hepatitis C-Virus (HCV)-Infektionen zu inhibieren. Dies zeigte,d ass die Einführung einer Alkylierung am unteren Rand zur Aufrechterhaltung der Kegelkonformation füre ine potente duale antivirale Aktivitätw ichtig ist.…”

Biomedical Applications of Calixarenes: State of the Art and Perspectives

“…As the third generation of macrocyclic hosts, numerous CAs are capable of binding DNA, [123] and some of them have been used to detect mismatch [124] and hybridization [125] . Some CAs are able to denature DNA by complexation and can therefore be used to develop antibacterial and/or anticancer drugs [126] . Importantly, certain CAs exhibit transfection ability, especially those modified with guanidinium, tetraalkylammonium, and amino groups [121d, 127] …”

Polycationic Derivatives of p-tert-Butylthiacalix[4]arene in 1,3-alternate Stereoisomeric Form: New DNA Condensing Agents

“…[6,[18][19] Одним из наиболее распространённых методов изучения связывания молекул с ДНК является флуоресцентный метод, основанный на конкурентном вытеснении кра-сителя -бромистого этидия (ЭБ) из молекулы ДНК. При интеркаляции ЭБ в ДНК фенантридиновое кольцо ЭБ располагается между смежными парами оснований двойной спирали.…”