水溶性ペリレンジイミドのDNA/RNAポリヌクレオチドとG-カドルプレックスへの結合の分光および理論分析の組み合わせ

ここでは、N、N'-Bis（2-（1-ピペラジーノ）エチル）-3,4,9,10-ペレンテトラカルボン酸二塩化ジイミド（pzpery）の結合の分光および理論的分析を異なる生体基質に示します。吸光度の滴定および循環二倍体実験、融解研究、および等温熱量測定（ITC）滴定は、自然二本鎖DNAへの結合がそれとは非常に異なる絵を二重およびトリプル鎖RNA（ポリ（a）∙poly（u）およびpoly（u）∙poly（a）poly（u））。密度汎関数理論（DFT）計算によって明確にされた構造的およびエネルギー的な詳細によっても確認されているように、凝集体の破壊とモノマーの挿入の組み合わせによって駆動されるプロセスで、DNAについてインターカレーションが発生します。反対に、RNAの場合、挿入はありませんが、超分子凝集体の形成との溝結合が観察されます。テストされたすべてのバイオ堆積物の中で、DNA G-quadruplexes（G4）に対するpzperyの親和性は、ヒトのテロメアG4を好む最大のものです。ハイブリッドG4フォームに焦点を当て、実験結果と分子動力学（MD）シミュレーションの議論では、座っている（「テトラドパラレル」）または横方向（「溝平行」）結合モードのいずれかを考慮しました。どちらも同時に可能であることが判明し、2：1を超える実験的結合化学量計と一致しました。

We present here a combined spectroscopic and theoretical analysis of the binding of N,N'-bis(2-(1-piperazino)ethyl)-3,4,9,10-perylenetetracarboxylic acid diimide dichloride (PZPERY) to different biosubstrates. Absorbance titrations and circular dichroism experiments, melting studies and isothermal calorimetry (ITC) titrations reveal a picture where the binding to natural double-stranded DNA is very different from that to double and triple-stranded RNAs (poly(A)∙poly(U) and poly(U)∙poly(A)⁎poly(U)). As confirmed also by the structural and energetic details clarified by density functional theory (DFT) calculations, intercalation occurs for DNA, with a process driven by the combination of aggregates disruption and monomers intercalation. Oppositely, for RNAs, no intercalation but groove binding with the formation of supramolecular aggregates is observed. Among all the tested biosubstrates, the affinity of PZPERY towards DNA G-quadruplexes (G4) is the greatest one with a preference for human telomeric G4s. Focusing on hybrid G4 forms, either sitting-atop ("tetrad-parallel") or lateral ("groove-parallel") binding modes were considered in the discussion of the experimental results and molecular dynamics (MD) simulations. Both turned out to be possible concurrently, in agreement also with the experimental binding stoichiometries higher than 2:1.