Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54817 10.29039/rusjbpc.2022.0481 Общая биофизика General biophysics Общая биофизика STUDY OF THE EFFECT OF MM EMW ON COMPLEX-FORMATION Исследование влияния ММ ЭМВ на комплексообразование HOECHST 33258 с биомакромолекулами Вардеванян П. О. Vardevanyan P. O. p.vardevanyan@ysu.am Шагинян М. А. Shahinyan M. A. Микаелян М. С. Mikaelyan M. S. Григорян С. В. Grigoryan S. V. 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 Ереванский государственный университет Ереван Армения Yerevan State University Yerevan Armenia 25 03 2022 25 03 2022 7 1 40 44 20 03 2022 20 03 2022 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54817/view

В работе исследовано влияние электромагнитных волн миллиметрового диапазона (ММ ЭМВ) на особенности комплексообразования Hoechst 33258 (Н33258) с биомакромолекулами – ДНК и сывороточным альбумином человека (САЧ) методами абсорбционной и флуоресцентной спектроскопий. Показано, что спектроскопические характеристики комплексов ДНК-Н33258 и САЧ-Н33258 зависят от частоты облучения ММ ЭМВ. Показано также, что при облучении частотой 41,8 ГГц воздействие ММ ЭМВ выражено гораздо слабее, чем при облучении частотой 50,3 ГГц, что подтверждает роль воды во влиянии ММ ЭМВ, поскольку частота 50,3 ГГц является резонансной частотой для воды. С другой стороны, показано, что облучение ММ ЭМВ приводит к понижению сродства Н33258 к биомакромолекулам, поскольку облучение ММ ЭМВ приводит к уменьшению параметров связывания Н33258 с ДНК и САЧ. Кроме того, облучение ММ ЭМВ приводит к тому, что тушение флуоресценции Н33258 с помощью ДНК и САЧ ослабевает. Важным заключением является и то, что облучение ММ ЭМВ с частотой 41,8 ГГц вызывает слабое изменение вышеотмеченных параметров комплексов ДНК-Н33258, в то время как на комплексы САЧ-Н33258 оставляет значительное влияние.

In this work the effect of millimeter range electromagnetic waves (MM EMW) on complex-formation peculiarities of Hoechst 33258 (H33258) with biomacromolecules – DNA and human serum albumin (HSA) has been studied by the methods of absorption and fluorescence spectroscopies. Spectroscopic characteristics of the complexes DNA-H33258 and HSA-H33258 were shown to depend on the irradiation frequency of MM EMW. It was also shown that at the irradiation by the frequency 41.8 GHz the effect of MM EMW is pronounced weaker, than at the irradiation by 50.3 GHz, which maintains the water role in the influence of MM EMW, since the frequency 50.3 GHz is resonant one for water. On the other hand, it was revealed that the irradiation of MM EMW leads to decreasing of H33258 affinity to biomacromolecules, since the MM EMW irradiation results in decreasing of the binding parameters of H33258 to DNA and HSA. Besides, the MM EMW irradiation results in the weakening of H33258 fluorescence by DNA and HSA. The important conclusion also is the fact that the irradiation of MM EMW by the frequency 41.8 GHz invokes a weak change of the aforementioned parameters of the complexes DNA-H33258, while it leaves a significant influence on the complexes HSA-H33258.

 Hoechst 33258 ДНК сывороточный альбумин человека комплексообразование константа связывания тушение флуоресцентной интенсивности Hoechst 33258 DNA human serum albumin complex-formation binding constant fluorescence intensity quenching

Zhao R., Zhang S., Xu Z., Ju L., Lu D., Yao G. Studying gene expression profile of rat neuron exposed to 1800 MHz radio-frequency electromagnetic fields with cDNA microassay. Bioelectromagnetics, 2007, vol. 235, doi: 10.1016/j.tox.2007.03.015. Zhao R., Zhang S., Xu Z., Ju L., Lu D., Yao G. Studying gene expression profile of rat neuron exposed to 1800 MHz radio-frequency electromagnetic fields with cDNA microassay. Bioelectromagnetics, 2007, vol. 235, doi: 10.1016/j.tox.2007.03.015. Zhang M., Li X., Bai L., Uchida K., Bai W., Wu B., Xu W., Zhu H., Huang H. Effects of low frequency electromagnetic field on proliferation of human epidermal stem cells: An in vitro study. Bioelectromagnetics, 2013, vol. 34, doi: 10.1002/bem.21747. Zhang M., Li X., Bai L., Uchida K., Bai W., Wu B., Xu W., Zhu H., Huang H. Effects of low frequency electromagnetic field on proliferation of human epidermal stem cells: An in vitro study. Bioelectromagnetics, 2013, vol. 34, doi: 10.1002/bem.21747. Romanenko S., Siegel P.H., Wagenaar D.A., Pikov V. Effects of millimeter wave irradiation and equivalent thermal heating on the activity of individual neurons in the leech ganglion. Journal of Neurophysiology, 2014, vol. 112, doi: 10.1152/jn.00357.2014. Romanenko S., Siegel P.H., Wagenaar D.A., Pikov V. Effects of millimeter wave irradiation and equivalent thermal heating on the activity of individual neurons in the leech ganglion. Journal of Neurophysiology, 2014, vol. 112, doi: 10.1152/jn.00357.2014. Trosic I., Busljeta I., Modlic B. Investigation of the genotoxic effect of microwave irradiation in rat bone marrow cells: in vivo exposure. Mutagenesis, 2004, vol. 19, no. 5, doi: 10.1093/mutage/geh042. Trosic I., Busljeta I., Modlic B. Investigation of the genotoxic effect of microwave irradiation in rat bone marrow cells: in vivo exposure. Mutagenesis, 2004, vol. 19, no. 5, doi: 10.1093/mutage/geh042. Abdolmaleki A., Sanginbadi F., Rajabi A., Saberi R. The effect of electromagnetic waves exposure on blood parameters. International Journal of Hematology, Oncology and Stem Cell Research, 2012, vol. 6, no. 2. Abdolmaleki A., Sanginbadi F., Rajabi A., Saberi R. The effect of electromagnetic waves exposure on blood parameters. International Journal of Hematology, Oncology and Stem Cell Research, 2012, vol. 6, no. 2. Петросян В.И., Синицын Н.И., Елкин В.А., Девятков Н.Д., Гуляев Ю.В. Роль молекулярно-волновых процессов в природе и их использование для контроля и коррекции состояния экологических систем. Биомедицинская радиоэлектроника, 2001, № 5-6. Petrosyan V.I., Sinitsyn N.I., Elkin V.A., Devyatkov N.D., Gulyaev Yu.V. The role of molecular wave processes in nature and their use for monitoring and correcting the state of ecological systems. Biomedical Radioelectronics, 2001, no. 5-6. (In Russ.) Yang G.-D., Li C., Zeng A.-G., Zhao Y., Yang R., Bian X.-L. Fluorescence spectroscopy of osthole binding to human serum albumin. Journal of Pharmaceutical Analysis, 2013, vol. 3, no. 3, doi: 10.1016/j.jpha.2012.10.002. Yang G.-D., Li C., Zeng A.-G., Zhao Y., Yang R., Bian X.-L. Fluorescence spectroscopy of osthole binding to human serum albumin. Journal of Pharmaceutical Analysis, 2013, vol. 3, no. 3, doi: 10.1016/j.jpha.2012.10.002. He X.M., Carter D.C. Atomic structure and chemistry of human serum albumin. Nature, 1992, vol. 358, no. 186, doi: 10.1038/358209a0. He X.M., Carter D.C. Atomic structure and chemistry of human serum albumin. Nature, 1992, vol. 358, no. 186, doi: 10.1038/358209a0. Vardevanyan P.O., Antonyan A.P., Parsadanyan M.A., Pirumyan K.V., Muradyan A.M., Karapetian A.T. Influence of ionic strength on Hoechst 33258 binding to DNA. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics, 2008, vol. 25, no. 6, doi: 10.1080/07391102.2008.10507210. Vardevanyan P.O., Antonyan A.P., Parsadanyan M.A., Pirumyan K.V., Muradyan A.M., Karapetian A.T. Influence of ionic strength on Hoechst 33258 binding to DNA. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics, 2008, vol. 25, no. 6, doi: 10.1080/07391102.2008.10507210. Gapeyev A.B., Mikhalik E.N., Chemeris N.K. Anti-inflammatory effects of low-intensity extremely high-frequency electromagnetic radiation: Frequency and power dependence. Bioelectromagnetics, 2008, vol. 29, doi: 10.1002/bem.20381. Gapeyev A.B., Mikhalik E.N., Chemeris N.K. Anti-inflammatory effects of low-intensity extremely high-frequency electromagnetic radiation: Frequency and power dependence. Bioelectromagnetics, 2008, vol. 29, doi: 10.1002/bem.20381. Vardevanyan P.O., Antonyan A.P., Parsadanyan M.A., Davtyan H., Karapetyan A.T. The binding of ethidium bromide with DNA: Interaction with single- and double-stranded structures. Experimental and Molecular Medicine, 2004, vol. 35, no. 6, doi: 10.1038/emm.2003.68. Vardevanyan P.O., Antonyan A.P., Parsadanyan M.A., Davtyan H., Karapetyan A.T. The binding of ethidium bromide with DNA: Interaction with single- and double-stranded structures. Experimental and Molecular Medicine, 2004, vol. 35, no. 6, doi: 10.1038/emm.2003.68. Vardevanyan P.O., Shahinyan M.A., Petrosyan N.H., Mamasakhlisov Y.S. Spectroscopic study of protein complexes with low-molecular compounds. Journal of Contemporary Physics (Armenian Academy of Sciences), 2021, vol. 56, no. 1, doi: 10.3103/S1068337221010126. Vardevanyan P.O., Shahinyan M.A., Petrosyan N.H., Mamasakhlisov Y.S. Spectroscopic study of protein complexes with low-molecular compounds. Journal of Contemporary Physics (Armenian Academy of Sciences), 2021, vol. 56, no. 1, doi: 10.3103/S1068337221010126.