نوع مقاله : علمی - پژوهشی
نویسندگان
1 استادیار، زیستشناسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران
2 مربی، شیمی، دانشگاه اراک، اراک، ایران
چکیده
هدف: باتوجه به اهمیت مشتقات کومارین بهعنوان داروی موثر بر سلولهای سرطانی و اثرات درمانی متنوع دیگر، در این پژوهش بررسی تاثیر مشتق جدیدی از کومارین بهنام 3-(تترازول-5-ایل) کومارین به DNA تک رشته در محلول با استفاده از روشهای مختلف اسپکتروسکوپی مورد مطالعه قرار دادیم.
مواد و روشها: مطالعه حاضر بهبررسی اثر 3-(تترازول-5-ایل) کومارین بر DNA تک رشته در شرایط آزمایشگاهی پرداخته است. نتایج حاصل نشان میدهد که میزان روند جذب DNA تک رشته در اثر میانکنش با 3-(تترازول-5-ایل) کومارین در طول موجهای 210 و 260 نانومتر افزایش مییابد. طیف نشری DNA تک رشته در یک روند وابسته به غلظت 3-(تترازول-5-ایل) کومارین افزایش مییابد، که نشاندهنده اتصال 3-(تترازول-5-ایل) کومارین با کروموفورهای موجود در DNA تک رشته است.
نتایج: اتصال 3-(تترازول-5-ایل) کومارین به DNA تک رشتهای سبب افزایش قابل توجه ellipticity در دورنگ نمایی دورانی ملکول DNA در نواحی 220 و 275 نانومتر و مثبتتر شدن آن در 245 نانومتر میشود. نتایج حاکی از اتصال قوی تر داروی 3-(تترازول-5-ایل) کومارین به DNA تک رشته میباشد که میتواند بهایندلیل باشد که احتمالا DNA تک رشته در هنگام همانندسازی بیشتر در دسترس است.
نتیجهگیری: نتایج بهدست آمده از اثر کومارین 3-(تترازول-5-ایل) برروی DNA تک رشتهای میتواند اطلاعات مفیدی در زمینه طراحی داروهایی با مشتقات کومارینی با اثر ضدتوموری بیشتر و عوارض جانبی کمتری در اختیار قرار دهد.
تازه های تحقیق
-
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
Evaluation of binding affinity of synthesized coumarin derivative on single-stranded DNA by spectroscopic methods
نویسندگان [English]
- J Sargolzaei 1
- S Khaghaninejad 2
1 Biology Faculty, Arak University, Arak, Iran
2 Chemistry Faculty, Arak University, Arak, Iran
چکیده [English]
Aim: According to the importance of coumarin derivatives as an effective medication on cancer cells and various other therapeutic effects, in this study we investigated the effect of a new derivative of coumarin named 3- (tetrazol-5-yl) coumarin on single-stranded DNA by different spectroscopic methods in solution.
Material and Methods: The present study has investigated the effect of 3- (tetrazol-5-il) coumarin on single-stranded DNA in vitro. The findings demonstrates that the rate of single strand DNA absorption enhances by interaction with 3-(tetrazol-5-yl) coumarin at 210 and 260 nm. The fluorescence intensity of single-stranded DNA increases in a concentration-dependent of 3- (tetrazol-5-yl) coumarin, indicating the binding of 3- (tetrazol-5-yl) coumarin to the chromophores in single-stranded DNA.
Results: Binding of 3- (tetrazol-5-yl) coumarin to single-stranded DNA causes a significant increase in ellipticity in circular dichroism of DNA molecules in the regions of 220 and 275 nm which is more positive at 245 nm. The results indicate a stronger binding of 3- (tetrazol-5-l) coumarin to single-stranded DNA, which may be due to the fact that single-stranded DNA may be more available during replication.
Conclusion: The results obtained from the effect of 3- (tetrazol-5-yl) coumarin on single-stranded DNA can provide valuable information to design medications by coumarin derivatives which have more anti-tumor effect and less side effects.
کلیدواژهها [English]
- 3-(tetrazole-5-yL) coumarin
- Single-stranded DNA
- Fluorescence spectroscopy
- Circular dichroism spectroscopy
- مقدمه
باوجود تلاش دانشمندان و پیشرفت علم و تکنولوژی، سرطان هنوز از مهلکترین بیماریهای بشر است و بنابراین تحقیق برروی این بیماری و راههای درمان آن بسیار مورد توجه میباشد. لذا شناسایی مکانیسم اثر داروهای ضدسرطانی برای بهکار بردن موثرتر آنها در درمان انواع سرطان میتواند مهم باشد. هسته مهمترین ارگانلی است که در سلولهای یوکاریوتی وجود دارد و هدف بسیاری از ترکیبات جدید و همچنین داروهای ضدسرطان، هسته سلول میباشد.DNA در داخل هسته سلولهای یوکاریوتی در هنگام همانندسازی یا رونویسی برهنه استولی در بهطور معمول، همراه با پروتئینهای هیستونی و غیرهیستونی است که باهم ساختارهایی بهنام نوکلئوزوم را میسازند که کروماتین نامیده میشوند. ازاینرو داروهای ضدتوموری برای انجام عمل خود میتوانند DNA را چه بهصورت تک رشتهای یا دو رشتهای مورد هدف قرار دهند (3-1).
کومارینها بهطور گسترده در زمینه زیستشناسی، پزشکی و علوم پلیمری یافت میشوند. شناختهشدهترین و مهمترین کومارین "وارفارین" است که در دوزهای پایین بهعنوان رقیقکننده خون تجویز میشود. کومارینهای متعددی بهعنوان دارو در پزشکی معاصر و اخیر استفاده میشود. کومارین و مشتقات آن همچنین طیف گستردهای از فعالیتهای فیزیولوژیکی مختلف ازجمله فعالیتهای ضدالتهابی، ضدباکتریایی، ضدسرطانی، ضدانعقاد و ضدHIV را نشان میدهند.کومارین و مشتقات آن همچنین طیف گستردهای از فعالیتهای فیزیولوژیکی مختلف ازجمله ضدالتهابی ، ضدباکتریایی ، ضدسرطانی ، ضدلخته شدن، فعالیتهای ضدHIV، ضدویروسی، ضد ویروسی را نشان میدهند (2، 3). آنها همچنین بهعنوان مواد تشکیل دهنده در عطر، لوازم آرایشی، افزودنی در مواد غذایی، دارویی، در تهیه حشرهکشها، روشن کنندههای نوری، و رنگهای فلورسنت پراکنده و لیزری استفاده میشوند. کومارینها بهدلیل سمیت و سرطانزایی مورد توجه قرار گرفتهاند. علاوهبراین، آنها اثرات فتودینامیک را نشان میدهند و واسطههای مفیدی برای سنتز فوروکومارینها، کرومنها، کومارونها و 2-آسیلرسورسینولها هستند(4، 5).
تترازولها در فارماکوکینتیک و متابولیسم دارورسانی شرکت میکنند. بنابراین، آنها همیشه کاندید خوبی برای اتصال و اثر بخشی برروی پروتئین و DNA میباشند. 3 -(تترازول-5-ایل) کومارین بهعنوان ایمیدازوکومارین یک مشتق کومارین است که با موفقیت از طریق دومینو Knoevenagel سنتز میشود. این مشتق کومارین در تشکیل رادیکالهای آزاد در سلولهای پوستی شرکت میکند و باعث آسیب در ساختار DNA و پروتئین در سلول میشود که بهدنبال آن سبب ایجاد سرطان در انسان میشود (9-6). بادرنظر گرفتن مطالب گفته شده، هدف از انجام این آزمایش بررسی اثر این مشتق کومارین بر DNA تک رشته غده تیموس گوساله میباشد. استفاده از غده تیموس گوساله بهعلت دارا بودن میزان بالای DNA نسبت به پروتئین این امکان را برای ما فراهم کرد تا اثر 3-(تترازول-5-ایل) کومارین را برروی DNA خالص بررسی کنیم.
- مواد و روشها
3-(تترازول-5-ایل) کومارین بهعنوان ایمیدازوکومارین یک مشتق کومارین است که از طریق واکنش ترکیبهای کربونیلدار فعالی مانند مشتقهای ایزاتین، آلدئیدهای آروماتیک با مالونیتریل، سنتز فرآورده را از طریق یک واکنش دومینو چند جزیی (تراکم ناووناگل/حلقه افزایی 1و3-دوقطبی) بدون استفاده از هیچگونه کاتالیزوزی در حلال آب در دمای 50 درجه سانتیگراد انجام میشود (10). 2 میلیگرم از مشتق کومارین با 1 میلیلیتر محلول بافر تریس خریداره شده از شرکت مرک آلمان ترکیب نموده و محلول در یخچال نگهداری شد. DNA تک رشته غده تیموس از شرکت SIGMA خریداری شد. جهت آمادهسازی محلول DNA بهمقدار 2 میلیگرم از پودر DNA با 1 میلیلیتر بافر تریس 01/0 مولار با 4/7 pH ترکیب و محلول در یخچال نگهداری شد.
اسپکتروسکوپی UV/Vis: میانکنش 3-(تترازول-5-ایل) کومارین با DNA تک رشته با استفاده از بافر تریس اسیدی 10 میلیمولار (2/7 (pH، در دمای اتاق و بهدور از نور انجام گرفت. بدین منظور غلظت ثابتی ازDNA تک رشته تهیه و با غلظتهای مختلف 3-(تترازول-5-ایل) کومارین بهمدت یک ساعت انکوبه و پس از اتمام زمان مورد نظر، بهمنظور مطالعات اسپکتروسکوپی UV-Vis مورد استفاده قرار گرفت.
میزان جذب محلول حاصل از میانکنش 3-(تترازول-5-ایل) کومارین با DNA تک رشته و نیز میزان جذب غلظتهای مختلف دارو در بافر تریس اسیدی در 210 و 260 نانومتر بااستفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر Carry 100 مدل Bio-Varian ساخت کشور استرالیا خوانده شد و پس از انجام محاسبات لازم منحنیهای مربوطه رسم شد.
اسپکتروسکوپی فلورسانس: بهمنظور انجام مطالعات اسپکتروسکوپی فلورسانس، ابتدا غلظت ثابتی DNA تک رشته با غلظتهای مختلف 3-(تترازول-5-ایل) کومارین در دمای اتاق و بهدور از نور بهمدت یک ساعت انکوبه شدند. پس از سپری شدن مدت زمان معین، محلول حاصل از میانکنش 3-(تترازول-5-ایل) کومارین با DNA تک رشته در طول موج 258 نانومتر تهییج و طیف نشر آنها در محدوده 200 تا 700 نانومتر بااستفاده از دستگاه اسپکتروفلوئوریمتر Carry Eclipse مدل Bio-Varian و ساخت کشور استرالیا رسم شد. محلول حاصل از میانکنش DNA تک رشته با 3-(تترازول-5-ایل) کومارین نیز در طول موج 258 نانومتر تهییج و طیف نشر فلورسانس آن در محدوده 550-500 نانومتر رسم شد. همچنین طیف نشر نمونههای استاندارد 3-(تترازول-5-ایل) کومارین در محدوده ذکر شده رسم و سپس از میزان نشر نمونههای تیمار شده کسر شد. در طول انجام آزمایشات Slitهای تهییجی و نشری بهترتیب 10 و 5 نانومتر در نظر گرفته شد و از کووت کوارتز با عرض یک سانتیمتر استفاده شد. پس از رسم منحنیهای حاصل از میانکنش ، باتوجه به اطلاعات بهدست آمده منحنی Io-I/Io×100 در برابر غلظتهای مختلف دارو رسم شد. Io در این فرمول شدت نشر فلورسانس در غیاب دارو و I شدت نشر فلورسانس در حضور غلظتهای مختلف دارو میباشد. همچنین ثابت معادله اشترن–ولمر (Ksv) برای تخمین میزان خاموشی فلورسانس محاسبه شد (10). در معادله اشترن–ولمر Io /I = 1+ Ksv [Q] ، Io و I بهترتیب مقدار نشر ذاتی در غیاب و حضور خاموشکننده )3-(تترازول-5-ایل) کومارین(، [Q] غلظت خاموشکننده، Ksv ثابت خاموشی اشترن–ولمر فلوئورهای در معرض خاموشکننده میباشد (12، 13). برایناساس Ksv برای 3-(تترازول-5-ایل) کومارین بهعنوان شیب نمودار Io /I بر غلظتهای مختلف 3-(تترازول-5-ایل) کومارین بهدست آمد.
اسپکتروسکوپی CD: بهمنظور مطالعه تغییر ساختار دوم، پس از میانکنش DNA تک رشته با 3-(تترازول-5-ایل) کومارین، از اسپکتروسکوپی CD استفاده شد. مطالعه CD در ناحیه Near-UV و بهترتیب در محدوده طول موجهای 200- 320 نانومتر و بااستفاده از دستگاه اسپکتروپلاریمتر AVIV مدل 215 با کووت کوارتز با عرض 1 سانتیمتر برای ناحیه نزدیک و کووت با عرض 1 میلیمتر برای ناحیه دور و تحت جریان مداوم گاز ازت و در دمای 23 درجه سانتیگراد انجام شد. طیف نمونههای میانکنش از طیف نمونههای استاندارد داروی 3-(تترازول-5-ایل) کومارین که در همین شرایط رسم شده بودند، کسر و دادهها تحت عنوان (Molar Elipticity) و بهصورت [Ɵ]: deg×cm2×dmol-1 گزارش شدند (14).
- نتایج
مطالعه میانکنش 3-(تترازول-5-ایل) کومارین با DNA تک رشته با استفاده از روشهای اسپکتروسکوپی
اسپکتروسکوپی جذبی یکی از روشهای مناسب برای مطالعه ساختار ماکرومولکولها است. بهمنظور بررسی خصوصیات اسپکتروسکوپی 3-(تترازول-5-ایل) کومارین، ابتدا طیف جذبی این ترکیب بین طول موج های 200 تا 700 نانومتر رسم شد (شکل1). همانطورکه مشاهده میشود طیف جذبی این دارو دارای یک قله جذبی بلند در 210 نانومتر و چند قله جذبی کوتاه در 208، 280، 320 و 439 نانومتر میباشد. لذا باتوجه بهطیف جذبی، طول موج 210 نانومتر بهعنوان جذب شاخص 3-(تترازول-5-ایل) کومارین انتخاب شد.
مطالعه میانکنش 3-(تترازول-5-ایل) کومارین با DNA تک رشته با استفاده از روشهای اسپکتروسکوپی
اسپکتروسکوپی جذبی یکی از روشهای مناسب برای مطالعه ساختار ماکرومولکولها است. بهمنظور بررسی خصوصیات اسپکتروسکوپی 3-(تترازول-5-ایل) کومارین، ابتدا طیف جذبی این ترکیب بین طول موج های 200 تا 700 نانومتر رسم شد (شکل1). همانطورکه مشاهده میشود طیف جذبی این دارو دارای یک قله جذبی بلند در 210 نانومتر و چند قله جذبی کوتاه در 208، 280، 320 و 439 نانومتر میباشد. لذا باتوجه بهطیف جذبی، طول موج 210 نانومتر بهعنوان جذب شاخص 3-(تترازول-5-ایل) کومارین انتخاب شد.
شکل1. طیف جذبی داروی 3-(تترازول-5-ایل) کومارین در غلظت 50 میکروگرم در میلیلیتر.
بهمنظور بررسی تغییرات جذب نمونههای انکوبه شده با 3-(تترازول-5-ایل) کومارین از روش طیفسنجی جذبی UV/vis استفاده شد. طیفسنجی جذبی روشی مفید برای مطالعه ساختار ماکرومولکولهای مختلف است و ازطرفیدیگر این روش یکی از سادهترین و رایجترین روشها برای مطالعه میانکنش لیگاند-ماکرومولکول است.
ابتدا میزان جذب نمونههای استاندارد 3-(تترازول-5-ایل) کومارین در هر غلظت از مقدار جذب نمونههای تیمار شده باغلظت مشابه 3-(تترازول-5-ایل) کومارین کسر و نمودار تغییرات جذب DNA تک رشته برحسب غلظت دارو رسم شد.
شکل 2 تغییرات میزان جذب محلولهای حاصل از میانکنش داروی 3-(تترازول-5-ایل) کومارین با DNA تک رشته در طول موجهای 260 نانومتر A)) و 210 نانومتر(B) را نشان میدهد و همانطور که مشاهده میشود تغییرات جذب DNA تک رشته یک روند مشابه را طی میکنند. شکل A-2 بهصورت مقایسهای روند تغییرات میزان جذب DNA تک رشته پس از انکوباسیون با 3-(تترازول-5-ایل) کومارین در طول موج 260 نانومتر را نشان میدهد. در غلظتهای مختلف میزان جذب DNA تک رشته افزایش مییابد و در غلظتهای بالاتر نیز همچنین جذب افزایش مییابد. درحالیکه کاهش جذب در اثر میانکنش دارو با DNA در هیچ طول موج مشاهده نشد.
همانطور که در شکل B-2 مشاهده میشود در اثر میانکنش داروی 3-(تترازول-5-ایل) کومارین با DNA تک رشته در طول موج 210 نانومتر در حضور همه غلظتهای دارو جذب روند افزایشی را نشان میدهد. مشاهده دقیقتر نشان میدهد در غلظت پایین و بالای 3-(تترازول-5-ایل) کومارین میزان جذب در غلظتهای مختلف 3-(تترازول-5-ایل) کومارین افزایش مییابد.
شکل2. مقایسه تغییرات میزان جذب DNA تک رشته پس از انکوباسیون با غلظتهای مختلف 3-(تترازول-5-ایل) کومارین در طول موجهای 260 نانومتر (A) و 210 نانومتر (B).
در ادامه بهمنظور بررسی میانکنش 3-(تترازول-5-ایل) کومارین با DNA تک رشته از روش طیف نشری فلوئورسانس استفاده شد. بدین منظور غلظت معینی از DNA تک رشته بهطور جداگانه با غلظتهای مختلف 3-(تترازول-5-ایل) کومارین در تاریکی و در دمای 23 درجه سانتیگراد بهمدت یک ساعت انکوبه و پس از اتمام زمان، نمونههای کنترل و تیمار شده در طول موج 258 نانومتر تهییج و طیف جذبی آنها رسم شد. سپس میزان جذب فلورسانس نمونههای استاندارد دارو در هر غلظت از میزان جذب نمونههای تیمار شده با دارو در همان غلظت کسر و نمودار مربوط به DNA تک رشته در محدوده 550-500 نانومتر رسم شد (شکل 3).
شکل 3. نمودار تغییرات طیف جذبی (A) DNA تیمار شده با غلظتهای مختلف 3-(تترازول-5-ایل) کومارین و پس از برانگیخته شدن در طول موج 258 نانومتر. شمارههای 1 تا 6 بهترتیب غلظتهای 0، 25/6، 50/12 ، 25، 50 و 100 میکروگرم در میلیلیتر 3-(تترازول-5-ایل) کومارین میباشند. (B) تغییرات- I / Io × 100 Io DNA تک رشته بر حسب غلظتهای مختلف 3-(تترازول-5-ایل) کومارین (D) نمودار اشترن-ولمر DNA تک رشته.
همانطورکه در شکل 3 مشاهده میشود، در طول موج تهییج 258 نانومتر و در غیاب 3-(تترازول-5-ایل) کومارین، DNA تک رشته دارای یک قله جذبی در 520 نانومتر هستند که مربوط به کروموفورهای DNA (بازهای DNA) است و باافزایش غلظت 3-(تترازول-5-ایل) کومارین، میزان جذب کروموفورهای DNA تک رشته افزایش مییابد بدون اینکه در طیف DNA تک رشته جابهجایی صورت گیرد.
باتوجه به نتایج حاصل از فلورسانس، منحنی- I / Io × 100 Io مربوط به DNA تک رشته در مقابل غلظتهای مختلف دارو نیز رسم شد. همانطورکه در شکل B-3 نشان داده شده است،Io شدت نشر فلورسانس نمونه DNA تک رشته در غیاب 3-(تترازول-5-ایل) کومارین و I شدت نشر فلورسانس نمونه DNA تک رشته در حضور غلظتهای مختلف 3-(تترازول-5-ایل) کومارین است. مشاهده میشود که در غلظت پایین 3-(تترازول-5-ایل) کومارین (50/12 میکروگرم در میلیلیتر)، تمایل دارو برای DNA تک رشته تقریبا کم است و در غلظتهای بالاتر (100-50 میکروگرم در میلیلیتر) DNA تک رشته تمایل بیشتری را به 3-(تترازول-5-ایل) کومارین نشان میدهد. شکل C-3 نمودار اشترن-ولمر را نشان میدهد که نشاندهنده اثر خاموشکنندگی (Quenching) داروی 3-(تترازول-5-ایل) کومارین است. شیب این نمودار همان ثابت اشترن-ولمر است که بهصورت مولار بیان میشود و مقادیر آن برای DNA تک رشته برابر M-1 103×42/1 میباشد (شکل 3) که نشاندهنده این است که دارو تمایل زیادی به DNA تک رشته دارد. شکل 4 ثابت اتصال 3-(1H-Tetrazol-5-yl) کومارین به DNA تک رشتهایM-1 103×35/68Ka= و تعداد جایگاه اتصال 72/n= را نشان میدهد (شکل 4).
شکل4. ثابت اتصال Ka و تعداد محل اتصال n در دمای 25 درجه سانتیگراد.
بهمنظور مطالعه تاثیر 3-(تترازول-5-ایل) کومارین بر ساختار دوم مولکول DNA تک رشته از روش دورنگنمایی حلقوی (CD) در محدوده فرابنفش نزدیک استفاده شد. بدین منظور DNA تک رشته با غلظتهای مختلف 3-(تترازول-5-ایل) کومارین در دمای اتاق و بهدور از نوربه مدت یک ساعت انکوبه شدند. پس از گذشت زمان معین، طیف CD نمونهها در غیاب DNA تک رشته رسم شد. سپس طیف CD غلظتهای مختلف دارو در هر غلظت از طیف نمونههای تیمار شده با 3-(تترازول-5-ایل) کومارین در همان غلظت کسر شد و منحنی مربوطه رسم شد (شکل5). همانطورکه در شکل مشاهده میشود، طیف DNA تک رشته در غیاب 3-(تترازول-5-ایل) کومارین دارای دو ناحیه مثبت یکی در 220 نانومتر و دیگری در 275 نانومتر و یک ناحیه منفی در 245 نانومتر میباشد. افزایش غلظت 3-(تترازول-5-ایل) کومارین، elipticity مولکول DNA تکرشته در همه نواحی ازجمله در 275، 245 و 220 نانومتر را تحت تاثیر قرار میدهد. در 275 نانومتر و در حضور دارو elipticityافزایش یافته و بهسمت طول موجهای کوتاهتر جابهجا میشود. در 245 نانومتر با افزودن بر میزان 3-(تترازول-5-ایل) کومارین elipticity مثبتتر شده و نمودار بدون تغییر در طول موج میباشد و بالاخره در 220 نانومتر علاوهبر افزایش elipticity، مقداری جابهجایی بهسمت طول موجهای کوتاهتر وجود دارد.
شکل5. طیف CD مولکول DNA تکرشته در حضور و غیاب غلظتهای مختلف 3-(تترازول-5-ایل) کومارین شمارههای 1 تا 6 بهترتیب غلظتهای 0، 25/6، 50/12، 25، 50 و 100 میکروگرم در میلیلیتر 3-(تترازول-5-ایل) کومارین.
- بحث
فعالیت ضدتوموری مشتقات کومارین طبیعی و مصنوعی بهطور گسترده مورد بررسی قرار گرفته است و ثابت شده است که کومارینها، بسته به ساختارشان، میتوانند برروی سلولهای تومور مختلف توسط مکانیسم عمل مختلف مانند مهار آنزیم تلومراز، مهار فعالیت پروتئین کیناز و کاهش بیان انکوژن عمل میکنند همچنین آپوپتوز باواسطه کاسپاز 9 را القا میکنند، و با متوقف کردن چرخه سلولی در فاز G0/G1، فاز G2/M، تکثیر سلولهای سرطانی را سرکوب میکنند (15و16).
DNA در هسته سلولهای یوکاریوت در هنگام همانندسازی برهنه است و ممکن است مورد هدف بسیاری از ترکیبات یا آنزیمهای مختلف قرار گیرد ولی در حالت معمول برهنه نیست و در اتصال با پروتئینهای هیستونی و غیرهیستونی است که مجموعا ترکیب نوکلئوپروتئینی بهنام کروماتین را ایجاد می کند. ازطرفی در ساختار کروماتین، DNA حول اکتامر هیستونی پیچیده و نوکلئوزوم را تشکیل میدهد. ترکیبات DNA موجود در هسته سلول از مهمترین اهداف بسیاری از داروهای ضدسرطان پس از ورود آنها بهدرون هسته سلول است و تاکنون مطالعات زیادی در زمینه نحوه اثر داروهای ضدتومور برروی ساختار کروماتین و DNA صورت گرفته است. درمورد اثر 3-(تترازول-5-ایل) کومارین برروی DNA تک رشته اطلاعاتی در دست نیست و دادههای موجود درخصوص ترکیب نامبرده برروی ساختار DNA نیز وجود ندارد. بههمیندلیل تصمیم بر آن شد که اثر این دارو بر DNA تک رشته محلول بررسی و نتایج حاصل از میانکنش آن با DNA تک رشته مورد بررسی قرار شد. بدین منظور غلظت ثابتی از DNA تک رشته با غلظتهای مختلف 3-(تترازول-5-ایل) کومارین در دمای اتاق و بهدور از نور انکوبه و پس از گذشت مدت زمان مورد نظر، مطالعات مختلف اسپکتروسکوپی برروی آنها صورت گرفت.
نتایج بهدست آمده از افزایش جذب DNA تک رشته در 210 و 260 نانومتر بهصورت وابسته به غلظت بوده و نشاندهنده مشارکت گروههای فسفات و بازهای DNA در میانکنش با دارو میباشد. در غلظتهای بالا 3-(تترازول-5-ایل) کومارین ساختار DNA تک رشته باز شده و در نتیجه میزان جذب افزایش مییابد. شدت افزایش جذب در مورد DNA تک رشته نشاندهنده تمایل بیشتر دارو برای اتصال به DNA تک رشته است.
اسپکتروسکوپی فلوئورسانس نسبت به طیف سنجی جذبی کارآمدتر، حساستر و از پیچیدگی بیشتری برخوردار است. با استفاده از روش اسپکتروسکوپی فلوئورسانس میتوان اطلاعات مهمی درباره ساختار ماکرومولکول بهدست آورد (17-19). افزایش شدت نشر فلورسانس DNA تک رشته نشاندهنده بازشدن کروموفورهای DNA در حضور 3-(تترازول-5-ایل) کومارین است و نیز خطی بودن منحنی اشترن-ولمر نیز تاییدی براینحالت است. منحنی Iₒ-I/Iₒ×100 از DNA تک رشته همچنان نشاندهنده تمایل زیاد 3-(تترازول-5-ایل) کومارین به DNA تک رشته است. از طرفی باز شدن کروموفورهای DNA تک رشته میتواند به اینترکاله شدن 3-(تترازول-5-ایل) کومارین بهدرون این ساختارها نسبت داده شود. در مطالعهای که مشتقات کومارینی مانند کومارین 35 (Ksv=25.61 ×103 M-1) برروی آلبومین سرم گاوی (BSA) انجام شد و همچنین در مطالعه دیگری که به بررسی مشتق دیگر کومارین بهنام 4-متیل-7-هیدروکسی کومارین در حضور BSA و HSA پرداخته شد، Ksv بهترتیب برابر M-1 103×80/1 و M-1 103×97/4 میباشد که بهاین ترتیب 3-(تترازول-5-ایل) کومارین (M-1 103×42/1Ksv=) ثابت معادله اشترن – ولمر کمتری نسبت بهاین مشتقات کومارینی دارد (20، 21). در مطالعه دیگری که تاثیر کومارین در حضور اتیدیوم برماید و اکریدین اورنج انجام شد Ksv بهترتیب برابر M-1 103×21/0 و M-1 103×56/0 میباشد که از Ksv مربوط به 3-(تترازول-5-ایل) کومارین کمتر میباشد (22) .
طیف سنجی CDروشی قوی در مطالعه خصوصیات کنفورماسیونی ملکول DNAتک رشته است و در مطالعه میانکنش اسیدهای نوکلئیک با پروتئینها و لیگاندها مورد استفاده قرار میگیرد (23-25). تغییر elipticity مولکول DNA در ناحیه 245 نانومتر بیانگر تغییر حالت راستگردی B-DNA میباشد. بهعلاوه میانکنش دارو در 220 و 275 نانومتر سبب افزایش elipticity میشود. بهطورکلی تغییرات در 220، 245 و 275 نانومتر نشاندهنده تاثیر دارو بر stacking بازها است که سبب تغییر کانفورماسیون B در ساختار DNA و کاهش ساختارهای دوم مولکول DNA و احتمالا تغییر B-DNA به A و یا C-DNA میشود.
- نتیجهگیری
باتوجه به نتایج حاصل از میانکنش 3-(تترازول-5-ایل) کومارین با DNA تک رشته که حاکی از تمایل زیاد دارو برای اتصال به DNA تک رشته میباشد، احتمالا درگیر شدن DNA تک رشته بهعنوان یکی از مهمترین و اصلیترین هدفهای موجود در ساختار کروماتین با 3-(تترازول-5-ایل) کومارین میباشد.
-
1.Fitz-James MH, Cavalli G. Molecular mechanisms of transgenerational epigenetic inheritanceNature Reviews Genetics. 2022;1-17.
- Detilleux D, Spill YG, Balaramane D, Weber M, et.al. Pan-cancer predictions of transcription factors mediating aberrant DNA methylation. Epigenetics & Chromatin. 2022;15(1):1-16.
- Disatham J, Brennan L, Jiao X, Ma Z, et.al. Changes in DNA methylation hallmark alterations in chromatin accessibility and gene expression for eye lens differentiation. Epigenetics & Chromatin. 2022;15(1):1-27.
- Esfahani SN, Damavandi MS, Sadeghi P, Nazifi Z, et.al. Synthesis of some novel coumarin isoxazol sulfonamide hybrid compounds, 3D-QSAR studies, and antibacterial evaluation. Scientific reports. 2021;11(1):1-15.
- Medina FG, Marrero JG, Macas-Alonso M, González MC, et al. Coumarin heterocyclic derivatives: chemical synthesis and biological activity. Natural product reports. 2015;32(10):1472-507.
- Yue Q, Shen T, Wang C, Gao C, et.al. Study on the interaction of bovine serum albumin with ceftriaxone and the inhibition effect of zinc (II). International Journal of Spectroscopy. 2012;2012.
- Mostajeran N, Arshad FA, Aliyan H, Massah AR. Solvent-free synthesis and antibacterial evaluation of novel coumarin sulfonamides. Pharmaceutical Chemistry Journal. 2018;52(1):1-7.
- Naik CG, Malik GM, Parekh HM. Novel coumarin derivatives: synthesis, characterization and antimicrobial activity. South African Journal of Chemistry. 2019;72:248-52.
- Wexler RR, Greenlee WJ, Irvin JD, Goldberg MR, et al. Nonpeptide angiotensin II receptor antagonists: the next generation in antihypertensive therapy. Journal of Medicinal Chemistry.1996; 39(3):625-56.
- Heravi MM, Khaghaninejad S, Mostofi M. Pechmann reaction in the synthesis of coumarin derivatives. Advances in heterocyclic chemistry. Elsevier. 2014; 112: 1-50.
- Schmidt B, Drexler H, Schieffer B. Therapeutic Effects of Angiotensin (AT 1) Receptor Antagonists. American Journal of Cardiovascular Drugs. 2004;4(6):361-8.
- Tisseh ZN, Dabiri M, Bazgir A. An Efficient Synthesis of 3-(1H-Tetrazol-5-yl)coumarins (=3 (1H-Tetrazol-5-yl)-2H-1-benzopyran-2-ones) via Domino Knoevenagel Condensation, Pinner Reaction, and 1,3-Dipolar Cycloaddition in Water. Helvetica Chimica Acta. 2012;95(9):1600-4.
- Medina FG, Marrero JG, Macas-Alonso M, González MC, et al. Coumarin heterocyclic derivatives: chemical synthesis and biological activity. Natural product reports. 2015;32(10):1472- 507.
- Gentili PL, Ortica F, Favaro G. Static and dynamic interaction of a naturally occurring photochromic molecule with bovine serum albumin studied by UV-visible absorption and fluorescence spectroscopy. The Journal of Physical Chemistry B. 2008;112(51):16793-801.
- Zhou F-W, Lei H-S, Fan L, Jiang L, et al. Design, synthesis, and biological evaluation of dihydroartemisinin–fluoroquinolone conjugates as a novel type of potential antitubercular agents. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 2014;24(8):1912-7.
- Tripathi VK, Singh J, Ara T, Koul S, et.al. Synthesis and biological evaluation of novel isoxazoles
and triazoles linked 6-hydroxycoumarin as potent cytotoxic agents. Bioorganic & medicinal chemistry
letters. 2014;24(17):4243-6.
- Lakowicz JR. Principles of fluorescence spectroscopy, p 443–475. Springer Science, New York, NY; 2009.
- Lakowicz JR. Principles of fluorescence spectroscopy: Springer science & business media; 2013.
- Kelly SM. TJ Jess i NC Price. Biochim Biophys Acta. 2005;1751:119-39.
- Bayraktutan T, Onganer Y. Biophysical influence of coumarin 35 on bovine serum albumin: Spectroscopic study. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2017;171:90-6.
- Sharma K, Yadav P, Sharma B, Pandey M, et.al. Interaction of coumarin triazole analogs to serum
albumins: Spectroscopic analysis and molecular docking studies. Journal of Molecular Recognition. 2020;33(6):e2834.
- Sarwar T, Rehman SU, Husain MA, Ishqi HM, et.al. Interaction of coumarin with calf thymus DNA: deciphering the mode of binding by in vitro studies. International journal of biological macromolecules. 2015;73:9-16.
- Lazniewska J, Agostino M, Hickey SM, Parkinson-Lawrence ET, et al. Spectroscopic and molecular docking study of the interaction between neutral Re (I) tetrazolate complexes and bovine serum albumin. Chemistry. 2021; 27(44):11406-11417.
- Freifelder D. Physical biochemistry: applications to biochemistry and molecular biology:by David Freifelder. W. H. Freeman and Co., San Francisco, 2nd Edition, 1982, pp. 624.
- Li D, Zhu M, Xu C, Ji B. Characterization of the baicalein-bovine serum albumin complex without or with Cu2+ or Fe3+ by spectroscopic approaches. European Journal of Medicinal Chemistry. 2011;46(2):588-99.