Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 55011 10.29039/rusjbpc.2022.0511 МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ MEDICAL BIOPHYSICS AND BIOPHYSICAL CHEMISTRY МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ SPECTRAL CHARACTERISTICS OF THE COMPLEXES OF HOECHST33258 WITH BSA Спектральные характеристики комплексов Hoechst 33258 с БСА Антонян А. П. Antonyan A. P. Карапетян А. Г. Karapetyan A. G. Петросян Н. Г. Petrosyan N. G. Вардеванян П. О. Vardevanyan P. O. p.vardevanyan@ysu.am Ереванский государственный университет Ереван Россия Yerevan State University Yerevan Russian Federation Ереванский государственный университет Ереван Армения Yerevan State University Yerevan Armenia Ереванский государственный университет Ереван Армения Yerevan State University Yerevan Armenia Ереванский государственный университет Ереван Армения Yerevan State University Yerevan Armenia 25 06 2022 25 06 2022 7 2 256 260 20 06 2022 20 06 2022 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/55011/view

Проведено исследование по взаимодействию ДНК-специфического соединения Hoechst 33258 с бычьим сывороточным альбумином крови (БСА) методами абсорбционной, дифференциальной и флуоресцентной спектроскопий. На основании спектров поглощения и флуоресценции комплексов этого лиганда с БСА, в широком интервале изменения r (r=лиганд/альбумин), построены кривые зависимости относительных изменений максимумов поглощения (А/А0) и флуоресценции (F/F0) комплексов H33258-БСА от концентрации макромолекулы. В результате образования комплексов кривая зависимости А/А0 монотонно уменьшается с увеличением концентрации протеина. Выявлено, что кривая зависимости F/F0 не прямолинейная и состоит из двух участков: при низких концентрациях белка эта кривая линейно уменьшается, и проходя через точку минимума, при относительно больших концентрациях белка начинает линейно расти. Выявлено, что дифференциальные спектры комплексов H33258-БСА характеризуются гипо- или гиперхромным эффектами и гипсохромным сдвигом: при низких концентрациях белка имеет место гипохромный эффект, при более высоких концентрациях белка (начиная с определенных соотношений лиганд/альбумин ~1:1), дифференциальные спектры претерпевают гипсохромный сдвиг с гиперхромным эффектом. Полученные данные выявляют, что Hoechst 33258, являясь ДНК-специфическим лигандом, прочно связывается с альбумином.

Study on the interaction of DNA-specific compound Hoechst 33258 with bovine serum albumin (BSA) has been carried out, using the methods of absorption, differential and fluorescence spectroscopies. On the basis of the absorption and fluorescence spectra of the complexes of this ligand with BSA, in wide interval of the change of r (r=ligand/albumin), the dependence curves of the relative changes of the absorption (A/A0) and fluorescence (F/F0) maxima of the complexes H33258-BSA on the macromolecule concentration, were constructed. The dependence curve of A/A0 monotonously decreases along with protein concentration increasing due to the formation of the complexes. It was revealed that the dependence curve of F/F0 is not linear and is consisted of two regions: at low concentrations of the protein this curve decreases linearly, and passing through the minimum point, at relatively high concentrations of the protein starts linearly increasing. It was also shown that the differential spectra of the complexes H33258-BSA are characterized by hypo- and hyperchromic effects and hypsochromic shift: at low concentrations of the protein a hypochromic effect occurs, at higher concentrations of the protein (beginning from the certain ratios ligand/albumin ~1:1), the differential spectra are hypsochromically shifted with hyperchromic effect. The obtained data find out that Hoechst 33258, being DNA-specific ligand, tightly binds to albumin.

 Hoechst 33258 бычий сывороточный альбумин комплексообразование спектры спектроскопические методы Hoechst 33258 bovine serum albumin complex-formation spectra spectroscopic methods

Suryawanshi V.D., Walekar L.S., Gore A.H., Anbhule P.V., Kolekar G.B. Spectroscopic analysis on the binding interaction of biologically active pyrimidine derivative with bovine serum albumin. Journal of Pharmaceutical Analysis, 2016, vol. 6, no. 1, doi: 10.1016/j.jpha.2015.07.001. Suryawanshi V.D., Walekar L.S., Gore A.H., Anbhule P.V., Kolekar G.B. Spectroscopic analysis on the binding interaction of biologically active pyrimidine derivative with bovine serum albumin. Journal of Pharmaceutical Analysis, 2016, vol. 6, no. 1, doi: 10.1016/j.jpha.2015.07.001. Kandagal P.B., Ashoka S., Seetharamappa J., Shaikh S.M.T., Jadegoud Y., Ijare O.B. Study of the interaction of an anticancer drug with human and bovine serum albumin: spectroscopic approach. J. Pharm. Biomed. Anal., 2006, vol. 41, doi: 10.1016/j.jpba.2005.11.037. Kandagal P.B., Ashoka S., Seetharamappa J., Shaikh S.M.T., Jadegoud Y., Ijare O.B. Study of the interaction of an anticancer drug with human and bovine serum albumin: spectroscopic approach. J. Pharm. Biomed. Anal., 2006, vol. 41, doi: 10.1016/j.jpba.2005.11.037. Zhu X., Sun J., Hu Y. Determination of protein by hydroxypropyl-beta-cyclodextrin sensitized fluorescence quenching method with erythrosine sodium as a fluorescence probe. Anal. Chim. Acta, 2007, vol. 596, doi: 10.1016/j.aca.2007.06.008. Zhu X., Sun J., Hu Y. Determination of protein by hydroxypropyl-beta-cyclodextrin sensitized fluorescence quenching method with erythrosine sodium as a fluorescence probe. Anal. Chim. Acta, 2007, vol. 596, doi: 10.1016/j.aca.2007.06.008. Suryawanshi V.D., Anbhule P.V., Gore A.H., Patil S., Kolekar G. Spectroscopic Investigation on the Interaction of Pyrimidine Derivative, 2-Amino-6-hydroxy-4-(3,4-dimethoxyphenyl)-pyrimidine-5-carbonitrile with Human Serum Albumin: Mechanistic and Conformational Study. Ind. Eng. Chem. Res., 2012, vol. 51, doi: 10.1021/ie202005c. Suryawanshi V.D., Anbhule P.V., Gore A.H., Patil S., Kolekar G. Spectroscopic Investigation on the Interaction of Pyrimidine Derivative, 2-Amino-6-hydroxy-4-(3,4-dimethoxyphenyl)-pyrimidine-5-carbonitrile with Human Serum Albumin: Mechanistic and Conformational Study. Ind. Eng. Chem. Res., 2012, vol. 51, doi: 10.1021/ie202005c. He X.M., Carter D.C. Atomic structure and chemistry of human serum albumin. Nature, 1992, vol. 358, doi: 10.1038/358209a0. He X.M., Carter D.C. Atomic structure and chemistry of human serum albumin. Nature, 1992, vol. 358, doi: 10.1038/358209a0. Mote U.S., Bhattar S.L., Patil S.R., Kolekar G.B. Interaction between felodipine and bovine serum albumin: Fluorescence quenching study. Luminescence, 2010, vol. 25, doi: 10.1002/bio.1130. Mote U.S., Bhattar S.L., Patil S.R., Kolekar G.B. Interaction between felodipine and bovine serum albumin: Fluorescence quenching study. Luminescence, 2010, vol. 25, doi: 10.1002/bio.1130. Wang Y.Q., Zhang H.M., Zhang G.C., Tao W.H., Fei Z.H., Liu Z.T. Spectroscopic studies on the interaction between silicotungstic acid and bovine serum albumin. J. Pharm. Biomed. Anal., 2007, vol. 43, doi: 10.1016/j.jpba.2007.01.001. Wang Y.Q., Zhang H.M., Zhang G.C., Tao W.H., Fei Z.H., Liu Z.T. Spectroscopic studies on the interaction between silicotungstic acid and bovine serum albumin. J. Pharm. Biomed. Anal., 2007, vol. 43, doi: 10.1016/j.jpba.2007.01.001. Anbazhagan V., Renganathan R. Study on the binding of 2,3-diazabicyclo[2.2.2]oct-2-ene with bovine serum albumin by fluorescence spectroscopy. J. Lumin., 2008, vol. 128, doi: 10.1016/j.jlumin.2008.02.004. Anbazhagan V., Renganathan R. Study on the binding of 2,3-diazabicyclo[2.2.2]oct-2-ene with bovine serum albumin by fluorescence spectroscopy. J. Lumin., 2008, vol. 128, doi: 10.1016/j.jlumin.2008.02.004. Holmgaard List N., Knoops J., Rubio-Magnieto J., Ide J., Beljonne D., Norman P., Surin M., Linares M. Origin of DNA-induced circular dichroism in a minor-groove binder. J. Am. Chem. Soc., 2017, vol. 139, doi: 10.1021/jacs.7b05994. Holmgaard List N., Knoops J., Rubio-Magnieto J., Ide J., Beljonne D., Norman P., Surin M., Linares M. Origin of DNA-induced circular dichroism in a minor-groove binder. J. Am. Chem. Soc., 2017, vol. 139, doi: 10.1021/jacs.7b05994. Bucevicius J., Lukinavicius G., Gerasimaite R. The use of Hoechst dyes for DNA staining and beyond. Chemosensors, 2018, vol. 6, no. 18, doi: 10.3390/chemosensors6020018. Bucevicius J., Lukinavicius G., Gerasimaite R. The use of Hoechst dyes for DNA staining and beyond. Chemosensors, 2018, vol. 6, no. 18, doi: 10.3390/chemosensors6020018. Zhang X.X., Brantley Sh.L., Corcelli S.A., Tokmakoff A. DNA minor-groove binder Hoechst 33258 destabilizes base-pairing adjacent to its binding site. Comm. Biol., 2020, vol. 3, doi: 10.1038/s42003-020-01241-4. Zhang X.X., Brantley Sh.L., Corcelli S.A., Tokmakoff A. DNA minor-groove binder Hoechst 33258 destabilizes base-pairing adjacent to its binding site. Comm. Biol., 2020, vol. 3, doi: 10.1038/s42003-020-01241-4. Angelbello A.J., Chen J.L., Childs-Disney J.L., Zhang P., Wang Z.F., Disney M.D. Using genome sequence to enable the design of medicines and chemical probes. Chem. Rev., 2018, vol. 118, doi: 10.1021/acs.chemrev.7b00504. Angelbello A.J., Chen J.L., Childs-Disney J.L., Zhang P., Wang Z.F., Disney M.D. Using genome sequence to enable the design of medicines and chemical probes. Chem. Rev., 2018, vol. 118, doi: 10.1021/acs.chemrev.7b00504. Ojha H., Murari Bh.M., Anand Sn., Hassan M.I., Ahmad F., Chaudhury N.K. Interaction of DNA Minor Groove Binder Hoechst 33258 with Bovine Serum Albumin. Chem. Pharm. Bull., 2009, vol. 57, no. 5, doi: 10.1248/cpb.57.481. Ojha H., Murari Bh.M., Anand Sn., Hassan M.I., Ahmad F., Chaudhury N.K. Interaction of DNA Minor Groove Binder Hoechst 33258 with Bovine Serum Albumin. Chem. Pharm. Bull., 2009, vol. 57, no. 5, doi: 10.1248/cpb.57.481. Антонян А.П., Петросян Н.Р., Вардеванян П.О. Сравнительное исследование спектральных характеристик комплексов Hoechst 33258 и МС с БСА. Журнал прикладной спектроскопии, 2021, т. 88, № 6. Antonyan A.P., Petrosyan N.R., Vardevanyan P.O. Comparative study of spectral characteristics of Hoechst 33258 and MS complexes with BSA. Journal of Applied Spectroscopy, 2021, vol. 88, no. 6, doi: 10.47612/0514-7506-2021-88-6-942-947. (In Russ.) Антонян А.П., Парсаданян М.А., Петросян Н.Р., Вардеванян П.О. Флуоресцентные характеристики комплексов Hoechst 33258 с сывороточным альбумином и ДНК. Журнал прикладной спектроскопии, 2022, т. 89, № 4. Antonyan A.P., Parsadanyan M.A., Petrosyan N.R., Vardevanyan P.O. Fluorescent characteristics of Hoechst 33258 complexes with serum albumin and DNA. Journal of Applied Spectroscopy, 2022, vol. 89, no. 4. (In Russ.) Lakowicz J.R. Principles of Fluorescence Spectroscopy. Third Edition. Maryland: University of Maryland, School of Medicine Baltimore, 2006. Lakowicz J.R. Principles of Fluorescence Spectroscopy. Third Edition. Maryland: University of Maryland, School of Medicine Baltimore, 2006.