Анотація до роботи:

Лукашов С.С. Просторово ускладнені ціаніни для флуоресцентної детекції нуклеїнових кислот. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.10 – біоорганічна хімія. – Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, Київ, 2003.

Вивчено вплив довжини та будови поліметинового ланцюга на спектрально-люмінесцентні властивості комплексів ціанінів з нуклеїновими кислотами (НК). З метою отримання флуоресцентних барвників для детекції НК розроблено хімічні підходи до синтезу нових триметинціанінів з замісниками в поліметиновому ланцюзі. Для отримання ацилметиленових основ – ключових інтермедіатів синтезу мезо-заміщених триметинціанінів вперше запропоновано С-ацилювання активних метиленових груп четвертинних солей азотистих гетероциклів імідазолідами карбонових кислот. Синтезовано та охарактеризовано понад 40 ціанінових барвників. Доведено, що введення до мезо-положення поліметинового ланцюга триметинціаніну первинної аліфатичної групи значно зменшує рівень власної флуоресценції барвника, тоді як в комплексі з ДНК мезо-алкіл-триметинціанін випромінює в 2-3 рази інтенсивніше за відповідний барвник з незаміщеним поліметиновим ланцюгом. Виявлено, що мезо-заміщені триметинціаніни АТ-специфічно утворюють з ДНК флуоресцентні J-агреганті структури. За допомогою спектрально-люмінесцентних методів показано, що переважним типом взаємодії триметинціанінів з НК є інтеркаляція. Низку барвників запропоновано для практичного використання у флуоресцентному визначенні НК.

1. Вперше за допомогою спектрально-люмінесцентних методів вивчено взаємодію триметинціанінів з алкільними замісниками в поліметиновому ланцюзі з нуклеїновими кислотами та запропоновано використання цих барвників для флуоресцентного визначення НК в розчині та агарозному гелі.

2. Синтезовано понад 40 ціанінових барвників та вивчено вплив природи замісника у мезо-положенні поліметинового ланцюга на спектрально-люмінесцентні властивості триметинціанінів в присутності НК. Барвники з первинними алкільними мезо-замісниками випромінюють в комплексі з НК в 2-3 рази інтенсивніше ніж незаміщені аналоги. При зв’язуванні з НК приріст флуоресценції складає у мезо-алкілзаміщених барвників 2 порядки, а у незаміщених барвників лише 2-3 рази.

3. Для С-ацилювання активних метиленових груп четвертинних солей азотистих гетероциклів вперше запропоновано використання імідазолідів карбонових кислот.

4. За допомогою спектрально-люмінесцентних методів доведено, що триметинціаніни взаємодіють з НК переважно шляхом інтеркаляції.

5. Показано, що структура гетерозалишків суттєво впливає на характер взаємодії барвника з ДНК. Ізомер мезо-метил-нафтотіазолоціаніну з залишками нафто[1,2-d]тіазолу зв’язується з ДНК за інтеркаляційним механізмом. Ізомер з залишками нафто[2,1-d]тіазолу специфічно зв’язується з АТ-послідовностями ДНК з утворенням борозенкового комплексу.

6. Виявлено, що на АТ-послідовностях ДНК мезо-заміщені триметинціаніни специфічно утворюють флуоресцентні J-агрегатні структури.

7. Мезо-метил-триметиноксаціанін запропоновано для візуалізації НК в гель-електрофорезі.

Публікації автора:

1. Yarmoluk S.M., Kovalska V.B., Lukashov S.S., Slominsky Yu.L. Interaction of cyanine dyes with nucleic acids. XII. b-substituted carbocyanines as possible fluorescent probes for nucleic acids detection. // Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters – 1999. – 9 – Р.1677 – 1678.

2. Лукашов С.С., Лосицький М.Ю., Ярмолюк С.М., Сломінський Ю.Л. Взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими кислотами. 12. Нові монометинові ціаніни на основі 5,6-метилендіоксибензотіазолу та спектрально-люмінісцентні властивості їхніх комплексів з нуклеїновими кислотами // Біополімери і клітина – 2000. – 16, №6. – С. 562 – 572.

3. Yarmoluk S.M., Lukashov S.S., Ogul’chansky T.Yu., Losytskyy M.Yu., Kornyushyna O.S. Interaction of cyanine dyes with nucleic acids. 21. Arguments for half-intercalation model of interaction // Biopolymers – 2001. – 62, №4. – Р.219 – 227.

4. Лукашов С.С., Лосицький М.Ю., Сломінський Ю.Л., Ярмолюк С.М. Взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими кислотами. 7. Карбоціанінові барвники, заміщені в поліметиновому ланцюзі, як можливі зонди для флюоресцентної детекції нуклеїнових кислот // Біополімери і клітина – 2001. – 17, №2. – С.169 – 177.

5. Лукашов С.С., Kачковський Г.О., Лосицький М.Ю., Ярмолюк С.М. Взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими кислотами. 22. Спектрально-люмінесцентні властивості монометинових пірилієвих і піридинових ціанінів та їх ДНК-комплексів // Біополімери і клітина – 2001. – 17, №3. – С.242 – 248.

6. Лукашов С.С., Качковський Г.О., Ярмолюк С.М., Мацука Г.Х. Взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими кислотами. 23. Комп’ютерне моделювання напівінтеркаляційної взаємодії монометинових ціанінових барвників з GCTA:TAGC – фрагментом ДНК // Біополімери і клітина – 2001. – 17, №4. – С.331 – 336.

7. Лукашов С.С., Маковенко І.Є., Сломінський Ю.Л., Ярмолюк С.М. Взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими кислотами. Мезо-метилзаміщені триметинціанінові барвники як можливі зонди для флуоресцентної детекції нуклеїнових кислот // Біополімери і клітина – 2001. – 17, №5. – С.448 – 454.

8. Kovalska V.B., Valyukh I.V., Lukashov S.S., Slominskii Yu.L., Yarmoluk S.M. An Investigation of Tricarbocyanines “Stains-All” and “iso-Stains-All” as Fluorescent Nucleic Acids Probes // Journal of Fluorescence – 2002. – 12, №2. – Р.209 – 212.

9. Лукашов С.С., Лосицький М.Ю., Ковтун Ю.П., Ярмолюк С.М. Взаємодія ціанінових барвників з нуклеїновими кислотами. Мезо-заміщені триметинціанінові барвники для флуоресцентної детекції нуклеїнових кислот // Біополімери і клітина – 2002. – 18, №3. – С.243 – 254.

10. Lukashov S.S., Lossytsky M.Yu., Yarmoluk S.M. “Half-intercalation” model of monomethіne cyanines interaction with DNA. // 8^th Europ. Conf. Spectroscop. Biolog. Molec. (29 Aug. – 2 Sept. 1999, Enschede, Netherlands): рost-deadline papers – Enschede, 1999. – Р.15 – 16.

11. Лукашов С.С., Лосицький М.Ю., Ярмолюк С.М. Дослідження взаємодії 3,3’,9-триметил-тіакарбоціанін йодиду з ДНК спектрально-люмінесцентними методами // Міжнародна конференція “Хімія азотовмісних гетероциклів” (Харків, 2000): тези доповідей – Харків, 2000 – С.232.

12. Lukashov S.S., Makovenko I.E., Losytskyy M.Yu., Yarmoluk S.M. Interaction of mono- and thrimethine cyanine dyes with DNA // 7th Conference on Methods and Application of Fluorescence (Amsterdam, September 16-19, 2001): Abstract book – Amsterdam, 2001 – Р.123.

13. Makovenko I.E., Losytskyy M.Yu., Lukashov S.S., Slominskii Yu.L., Yarmoluk S.M. Substitution in polymethine chain of trimethine cyanines as a way to new fluorescent probes for nucleic acids detection // Conference for students, Ph.D. students and Young Scientists on Molecular Biology and Genetics (Kyiv, Ukraine, September 20-22, 2001): Abstract book – Kyiv, 2001 – Р.107.

14. Losytskyy M.Yu., Lukashov S.S., Yarmoluk S.M. Aggregation of fluorescent probes permits specific detection of biomolecules // Fifth International Symposium on Functional -Electron Systems (May 30 – June 4, 2002, Ulm/Neu-Ulm, Germany): Abstract book – 2002 – Р.450.