Избирательная токсичность. Физико-химические основы терапии Том 2 - Альберт А.
ISBN 412-26010-7
Скачать (прямая ссылка):
Теория интеркаляции была подтверждена данными, полученными другими методами. Так, радиоавтография ДНК (содер-
105 жащих [3Н]тимин), выделенной из Т2-колифага, проводилась до и после погружения в разбавленный раствор профлавина. При этом было показано, что аминоакридин удлиняет молекулу ДНК от 45 до 75 мкм [Cairns, 1962]. Столь же убедителен был и тот факт, что благодаря интеркаляции профлавина температура плавления (Tm) ДНК повышалась на 20°, а при «расплавлении» комплекса происходило внезапное выделение большей части связанного профлавина (т. е. нити двойной спирали разделялись) [Chambron, Daune, Sadron, 1966]. Впоследствии это явление было подтверждено Kleinwachter, Bakarova, Bohacek (1969).
Прямое доказательство правильности теории интеркаляции было получено при рентгеноструктурном изучении комплекса профлавин — ДНК, показавшем, что молекула аминоакридина располагается параллельно парам оснований ДНК в соотношении 1:3 [Neville, Davies, 1966]. Исследование растворов комплексов пяти моноаминоакридинов с ДНК методами линейного и кругового дихроизма подтвердило, что катионы акридина лежат в плоскостях, параллельных тем, в которых находятся пары оснований [Jackson, Mason, 1971]. И наконец, было обнаружено, что свободная энергия связывания аминоакридинов с ДНК близка энергии, характерной для процессов интеркаляции, но слишком высока для любого другого вида связывания на внешней стороне цепей ДНК [Jordan, 1968].
С точки зрения электростатических взаимодействий область ДНК, доступная для интеркаляции, несет высокий отрицательный заряд, образующийся не только за счет фосфат-анионов, пуриновых и пиримидиновых оснований (за исключением аде-нина) и частичных отрицательных зарядов атомов кислорода дезоксирибози. Именно в это отрицательно заряженное пространство и втягиваются катионы лекарственного вещества, почти полностью нейтрализуя избыточный отрицательный заряд. Последующее образование ван-дер-ваальсовых связей с основаниями ограничивает дальнейшее продвижение молекулы и обеспечивает относительную устойчивость комплекса. На рис. 10.8 показана интеркаляция профлавина в молекулу ДНК (изображение построено по данным рентгеноструктурного анализа). Согласно расчетам, средняя площадь пары оснований в спирали ДНК или РНК составляет около 0,5 нм2, что превышает площадь молекулы акридина (0,385 нм2), рассчитанную методом, показанным на рис. 10.5. Однако в любой одноцепочечной модели небольшая часть каждой молекулы акридина будет выпячиваться наружу. Липофильные аналоги, такие как акридиновый оранжевый (3,6-бисдиметиламиноакридин), не только интеркалируют, но и прочно прикрепляются к внешней стороне ДНК.
В. Другие соединения, интеркалирующие в ДНК. Как это
часто случается с новыми идеями, концепция интеркаляция поначалу не получила должного признания. Однако вскоре, и это
106 Рис. 10.8. Иитеркаляция 3,6-диамииоакридииа между слоями пар оснований ДНК. Левое кольцо акридина противостоит почти точно иад цитозином, а правое кольцо — почти точно иад пиримидииовым циклом гуанина; область ван-дер-ваальсовых связей молекулы акридина обозначена сплошной линией [Lerman, 1964b],
тоже не редкость, после ее признания очень многим лекарственным веществам самых разных типов стали приписывать именно этот механизм действия. Для проверки подобных утверждений был введен специальный тест на интеркаляцию, показывающий, вызывает ли исследуемое вещество локальное раскручивание двойной спирали суперспирализованной кольцевой ДНК, например ДНК колифага [Waring, 1970]. При первичном добавлении аминоакридина количество правозакрученных суперспиралей равномерно уменьшается; при достижении критического соотношения добавленных молекул суперспирали исчезают и ДНК превращается в раскрученное открытое кольцо, имеющее благодаря интеркаляции большой диаметр. По мере дальнейшего добавления лекарственного вещества нарастание напряжений в кольце ДНК снова приводит к появлению суперспиралей, но теперь уже левозакрученных. Так как суперспирали более компактны, чем раскрытые кольца, они быстрее осаждаются, что позволяет судить о ходе процесса по изменению коэффициента седиментации, проходящего через минимум [Waring, 1970].
Применение этого метода позволило установить, что механизм интеркаляции характерен для некоторых аминофенантри-динов, включая (10.23), для антималярийного препарата хин-гамин (10.31), трех карциностатических антибиотиков: ногало-мицина, даунорубицина и актиномицина D (4.38) (разд. 4.0). Однако для хлорпромазина и диэтиламида лизергиновой кислоты (ЛСД) такого подтверждения получено не было, хотя ранее им приписывали интеркаляционный механизм действия. Было обнаружено, что спермин, стрептомицин, диминазен и митрами-цин активно взаимодействуют с ДНК, но не образуют интерка-лятов [Waring, 1970].
107 Рассмотрим другие, не менее важные примеры интеркаляции. Парафуксин (10.5), краситель трифенилметанового ряда, интеркалирует в ДНК, однако не так плотно, как профлавин [Armstrong, Panzer, 1972]. Антибиотик эхиномицин содержит полипептидную цепь, с которой связаны два хиноксалиновых цикла, далеко отстоящие друг от друга. Эти циклы одновременно интеркалируют в разные участки ДНК. Происходящее вследствие этого раскручивание и удлинение спирали в два раза превышает то, которое вызывается действием аминоакри-AHHOB[Waring, Wakelin, 1974].
