Spektroskopická analýza interakcie G-kvadruplexovej DNA s ligandom 1,1´-diethyl-2,2´-cyanine iodid (PIC)

DNA môže vytvárať rôznorodé štruktúrne formy, ako je napr. pravotočivá A-DNA, ľavotočivá Z-DNA, rôzne rôzne vlásenky a podsunuté štruktúry, trojvláknové triplexy a štvorvláknové DNA štruktúry nazývané G-kvadruplexy1.
Sekvencie s vyšším podielom obsahu guanínov sú schopné vytvárať G-kvadruplexy. G-kvadruplexy sa vyskytujú v eukaryotických telomérach, ako aj v regulačných oblastiach onkogénov (promótory génov)2. G-kvadruplexové štruktúrne motívy majú značný potenciál pri využití v rozličných vedeckých oblastiach, napríklad ako terapeutické ciele pre špecifické liečivá. Tvorba G-kvadruplexov je často spájaná s telomerázovou aktivitou. Teloméry sa v somatických bunkách postupne skracujú zakaždým, keď sa bunka delí. V nádorových bunkách je aktívny enzým telomeráza a dochádza k predĺžovaniu telomér, čo prakticky robí rakovinové bunky nesmrteľnými. Malé molekuly (ligandy) schopné stabilizovať G-kvadruplexy inhibujú aktivitu tohto enzýmu, a preto sú považované za potenciálne ciele pre vývoj protirakovinových liečiv. Ľudský onkogén c-myc hrá dôležitú úlohu v bunkových procesoch a jeho nadmerná expresia je spájaná so zvýšenou proliferáciou buniek v rôznych malígnych nádoroch3. G-kvadruplexy vytvorené v rámci promótorovej oblasti cieľového génu sú schopné inhibovať transkripciu daného onkogénnu. Špecifické ligandy majú schopnosť stabilizovať štruktúru G-kvadruplexov4.
V tejto práci sme sa zamerali na štúdium interakcie špecifického ligandu PIC s G-kvadruplexovou DNA. Na merania bola použitá ľudská telomérna sekvencia (HTR) a onkogénna promótorova sekvencia c-myc. Naše výsledky boli získané pomocou spektrálnych metód (UV-Vis spektroskopia, cirkulárny dichroizmus). UV-Vis spektroskopia bola použitá pri štúdiu stability G-kvadruplexov a pri štúdiu ich interakcie s ligandom. Prítomnosť interakcie bola preukázaná posunom polohy maxima absorpčného pásu roztoku ligandu po pridaní DNA. CD spektroskopia bola použitá na štúdium štruktúry G-kvadruplexu a na štúdium jeho interakcie s ligandom. Hlavným cieľom tejto práce bolo objasniť vplyv ligandu na tvorbu G-kvadruplexov a ich teplotnú stabilitu a súčasne analyzovať vznik tzv. indukovaného CD signálu, ktorý vzniká v dôsledku interakcie ligandu s G-kvadruplexom. Prostredníctvom týchto výsledkov sme zistili, že G-kvadruplexová štruktúra vykazuje výrazne vyššiu teplotu prechodu v prítomnosti ligandu PIC, a že v jeho prítomnosti dochádza k tvorbe indukovaných CD signálov pri oboch použitých sekvenciách.
Záujem o štúdium štruktúry G-kvadruplexovej DNA má význam, pretože charakterizácia ich vzniku ako aj ich interakcie s rôznymi ligandmi, môže poslúžiť ako vhodný nástroj pri vývoji nových nízkomolekulových látok s protirakovinným účinkom.