Фотохимические и фотофизические процессы в комплексах полиметиновых красителей с ДНК тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ БИОХИМИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ИМЕНИН М ЭМАНУЭЛЯ

на правах рукописи

Пронкпн Павел Геннадьевич

ФОТОХИМИЧЕСКИЕ И ФОТОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В КОМПЛЕКСАХ ПОЛИМЕТИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ С ДНК

02 00 04 - физическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

МОСКВА, 2007

»

003064394

Работа выполнена в Институте биохимической физики имени Н М Эмануэля Российской Академии Наук

Научный руководитель

доктор химических наук Татиколов Александр Сергеевич Официальные оппоненты

доктор химических наук, профессор Комиссаров Геннадий Германович доктор химических наук, профессор Кузьмин Михаил Георгиевич Ведущая организация

Институт физической химии и электрохимии им А Н Фрумкина РАН

Защита диссертации состоится «_ 2007 г в

часов на заседании Диссертационного Совета Д002 039 01 в Институте биохимической физики имени Н М Эмануэля Российской Академии Наук по адресу

119334, Москва, ул Косыгина, 4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института химической физики имени Н Н Семенова Российской Академии Наук

Автореферат разослан «.

2007 г

Ученый секретарь Диссертационного Совета, кандидат химических наук

МА Смотряева

Общая характеристика работы.

Актуальность темы Взаимодействие красителей с биологическими макромолекулами, в частности, с молекулами дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), привлекает к себе пристальное внимание В результате комплексообразования происходят изменения свойств возбужденных состояний лигандов, их фотофизических и фотохимических характеристик Уникальные свойства красителей полиметинового ряда делают эти соединения интересными с точки зрения изучения их взаимодействия с ДНК Исследования органических красителей и их комплексов с ДНК, а также зависимости их физико-химических характеристик от структуры молекул красителей помогают понять причины и найти механизмы их биологической активности Применение полиметиновых красителей в качестве молекулярных зондов и в биомедицине объясняет внимание, которое уделяется, пре>ъдс всего, изучению спектрально-флуоресцентных свойств цианинов в комплексах с ДНК Наряду с этим, большое значение имеет исследование спектрально - кинетических характеристик триплетного состояния полиметиновых красителей в комплексах с биополимерами Однако в литературе практически не рассматривается вопрос влияния связывания с ДНК на фотохимию цианинов, а также нет единого мнения о строении образуемых цианинами комплексов

Целью диссертационной работы является исследование фотохимических и фотофизических процессов в полиметиновых красителях, нековалентно связанных с молекулами ДНК Поставленная цель определяет следующий круг задач

1 изучить влияние взаимодействия с биополимером на спектрально-флуоресцентные свойства различных окса- и тиакарбоцианиновых красителей, а также новых бихромофорных цианинов,

2 выявить влияние биополимера на , процессы цис-трапс-фотоизомеризации и обратной темновой изомеризации фотоизомера, а также на подвижное цис-трапс-равновесие лгезо-замещенных полиметиновых красителей,

3 исследовать процессы образования и гибели триплетного состояния цианинов в присутствии ДНК, процессы тушения возбужденного состояния красителей в комплексах,

4 провести ряд физико-химических экспериментов для выявления структурных особенностей комплексов краситель-ДНК (влияние лигандов на вязкость и температуру плавления ДНК),

5 осуществить процесс переноса энергии электронного возбуждения цианиновых красителей, нековалентно связанных с ДНК

Научная новизна Впервые исследованы спектрально-флуоресцентные и фотохимические свойства новых бихромофорных цианинов и .мето-замещенных тиакарбоцианиновых красителей в комплексах с ДНК' Впервые обняруж^но ч изучено влияние ДНК на цис-трстс-равновесяе мезо-замещенных

карбоцианинов Для установления характера связывания красителя с биополимером (строения комплекса) впервые был применен метод тушения триплетного состояния цианиновых красителей, связанных с ДНК, тушителями различной химической природы (кислород, стабильные радикалы и иодид-ион) Впервые осуществлен перенос энергии электронного возбуждения между молекулами карбоцианиновых красителей, нековалентно связанными с ДНК Научная и практическая ценность работы Данная работа вносит новый вклад в изучение фотофизических и фотохимических свойств цианиновых красителей в комплексах с ДНК Изученные новые бихромофорные цианиновые красители могут использоваться для количественного измерения содержания ДНК in vitro Продемонстрирована возможность использования тиакарбоцианинов с объемными л<езо-заместителями в качестве молекулярных зондов для ДНК Проведенные исследования также открывают перспективы для разработки новых и совершенствования используемых сенсибилизаторов, прогнозирования их фотобиологической активности

Использованный в работе подход, заключающийся в изучении кинетических характеристик тушения триплетного состояния карбоцианиновых красителей, находящихся в комплексах с ДНК, позволяет установить характер связывания красителей с биополимером и строение образующихся комплексов краситель-ДНК Введение в систему реагентов - тушителей триплетяых состоянии позволяет оценивать степень стерического экранирования связанных с ДНК молекул красителя Было показано, что с помощью метода тушения триплетных состояний может быть произведено отнесение компонентов кинетики гибели триплетного состояния к комплексам различных видов

Апробация результатов работы Основные результаты работы были представлены на научных конференциях Fast Reactions m Solution Discussion Group (FRIS'04, 5-8 сентября 2004, г Бургос, Испания), Fast Reactions m Solution Discussion Group (FRIS'05, 18-22 сентября 2005, г Честер, Англия), Международный симпозиум по молекулярной фотонике (Molecular Photonics 2006, 28 июня - 2 июля 2006, г Санкт-Петербург), на XVI Всероссийском Симпозиуме «Современные проблемы химической физики» (20 сентября - 1 октября 2004, г Туапсе), а также на конференциях и семинарах ИБХФ РАН Работа выполнена при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (проекты 02-03-32924, 05-03-32775), программы Отделения химии и наук о материалах РАН («Теоретическое и экспериментальное изучение природы химической связи и механизмов важнейших химических реакций и процессов»), комплексной программы фундаментальных исследований Президиума РАН («Фундаментальные проблемы физики и химии наноразмерных систем и наноматериалов» по направлению «Органические и гибридные органико-неорганические наноразмерные системы и материалы на их основе для информационных технологий»).

Публикации Основное содержание работы изложено в 5 статьях в реферируемых отечественных журналах, а также в тезисах 8 конференций Личный вклад автора Большая часть изложенного материала получена при определяющем вкладе автора настоящей диссертации На защиту выносятся

Спектрально-флуоресцентные свойства л/езо-замещенных окса- и тиакарбоцианиновых красителей в различных растворителях

Особенности процессов фотоизомеризации и обратной темновой изомеризации ,»*елэ-замещенных тиакарбоцианинов в растворах

Влияние комплексообразования с ДНК на цис-транс-равновесие мгзо-замегценных карбоцианинов, кинетические закономерности процесса транс-г/ис-перехода в присутствии ДНК

Спектрально-кинетические характеристики триплетных состояний цианиновых красителей в воде и в комплексах с ДНК, их реакционная способность по отношению к тушителями различной природы

Фотофизические и фотохимические свойства новых бихромофорных цианиновых красителей, имеющих кумариновое ядро, в растворах и в комплексах с ДНК

Осуществление переноса энергии электронного возбуждения между молекулами цианиновых красителей, нековалентно связанными с ДНК Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов и списка литературы (111 наименований) В диссертации 145 страниц, 40 рисунков и 8 таблиц Содержание работы.

Во введении дана общая характеристика работы, описаны объект и предмет исследования, обоснована актуальность и практическая значимость выбранной темы, сформулированы цель и задачи диссертационного исследования, а также приводятся основные научные положения, вынесенные на защиту Глава I. Литературный обзор

Первая глава представляет собой литературный обзор и состоит из двух разделов В первом разделе дается общий обзор свойств цианиновых красителей в растворах Рассматривается влияние геометрии молекул на фотофизические свойства красителей и процессы деградации энергии возбужденного состояния цианинов в растворах, особое внимание при этом уделено процессу фотоизомеризации Второй раздел содержит обзор работ по исследованию фотофизических и фотохимических свойств красителей, связанных с ДНК Рассмотрены структурные особенности и геометрические параметры спирали ДНК, различные типы комплексов краситель-ДНК Глава II. Экспериментальная часть

Вторая глава состоит из трех частей Первая часть посвящена описанию методов и объектов исследования В работе широко использовались

спектрально-флуоресцентные методы анализа, метод импульсного фотолиза, метод остановленной струи

Перечень использованных соединений приводится во второй части главы Полиметиновые красители (рис 1) были любезно предоставлены Б И Шапиро (НИИХИМФОТОПРОЕКТ) и Ж А Красной (ЙОХ РАН) Остальные соединения были коммерческие флуоресцеин от J Т Baker Chemical (США), ДНК цыпленка, полиадениловая-уридиловая кислота калиевая соль, гуанозин-5 -монофосфат натрия и аденозин-5-монофосорная кислота динатриевая соль от

Реанал (Венгрия), (США)

4-гидрокси-ТМПО и 1,2-бензантрацен были от Aldnch

К9 кю К11

Ri= СНз С2н5 С2Н5

R2= Н Н ОСНз

R3 = Н СНз Н

Структурные формучы и обозначения изученных тиа- и оксакарбоциапиновых красителей

R =

К12 K13 K14

Ri = R R R

R2 = H R R

n = 0 1 2

О

В качестве растворителей использовали дистиллированную воду (бидистиллят), фосфатный буфер pH 7, спирты (изопропанол, метанол, гексанол, этанол), ацетонитрил, диметилсульфоксид, диоксан-1,4 (марок «ч д а » и «х ч ») В третьем разделе приводится краткое описание приемов работы при проведении экспериментов

Глава III. Влияние комплексообразования с ДНК на фотофгаические свойства и изомерное равновесие полиметиновых красителей Третья глава диссертации состоят из трех частей В первой части главы приведены результаты исследования спектрально-флуоресцентных характеристик ряда тиа- и оксакарбоцианиновых красителей в присутствии ДНК, а также свойств новых бихромофорных цианиновых красителей К12 -К14 (соединения были синтезированы Ж А Красной, ИОХ РАН) Второй хромофор в красителях К12 - К14 представляет собой кумариновый фрагмент,

присоединенный в положениях 6 и 6" бензтиазольных ядер (рис 1) Комплексообразование полиметиновых красителей с ДНК сопровождается длинноволновый' сдвигом (3-15 нм) максимумов полос в спектрах лигандов, что объясняется изменениями в микроокружении молекул красителей Влияние частей структурных единиц ДНК, включенных в сольватную оболочку красителя, на положения максимумов в спектрах оказывается сравнимо с эффектом замены растворителя Аналогичный эффект наблюдался также при взаимодействии красителей с моно- и олигонуклеотидами Отмеченное в присутствии ДНК падение наблюдаемого коэффициента экстинкции красителей объясняется частичной агрегацией красителей при комплексообразовании Ведение кумариновых фрагментов в молекулы красителей К12 - К14 повышает их гидрофобные свойства, что приводит к росту агрегации

Комплексообразование красителей уменьшает константы скоростей внутренней конверсии, что приводит к росту квантовых выходов флуоресценции лигандов По данным флуоресценции определены величины констант равновесия образования комплексов краситель-ДНК (Kef) Для КЗ Kef = 2 4 104 л моль"1, для окса-красителей К9 - К11 значения Kef лежат в пределах 2 2 - 4 2 104 л моль"1 Для К12 KCf ~ 1 05 105 л моль"1 (при еднк <80 10"6 моль л"1) Высокая константа связывания К12 объясняется его сильными гидрофобными свойствами, более медленный рост флуоресценции при еднк > 8 0 10"6 моль л"1 можно объяснить разрушением агрегатов красителя, первоначально образовавшихся в присутствии ДНК

Во втором разделе главы обсуждаются результаты спектрально-флуоресцентных исследований цис-транс-равновесия тиакарбоцианиновых красителей К2 - К4 в растворах, а также влияния на это равновесие взаимодействия с молекулами ДНК Для К2 - К4 в растворах наблюдается подвижное равновесие между цис- и транс-изомерами (изомеризация относительно связи С(8)-С(9)) Длинноволновые полосы в спектрах красителей

соответствуют транс-изомерам, а коротковолновые — г;мс-изомсрам красителей (рис 2, кривая 1)

Рис 2 Спектры поглощения КЗ в водном растворе при различных ком^нтрациях ДНК (c¡q = 1 8 х 1СГ6 моль л1) Сдж =--0(1), 35 X КГ6 (2), 5 х 1СГ6 (3), 4 4 х 10~3 (4), 1 1х1(Г4 моль л1 (5)

0 05 -

400

450

500

550 X, нм

Рост полярности (диэлектрической проницаемости) растворителя

вызывает сдвиг равновесия в сторону

^мс-изомера Подвижное равновесие, вероятно, обусловливается электростатическим взаимодействием катиона красителя с противоионом в ионных парах, образующихся в малополярных растворителях, что приводит к понижению энергии трапе-изомера и его преимущественному образованию, в то время как в полярных средах равновесие смещается в сторону цис-изомера Показано, что взаимодействие тиакарбоцианинов КЗ; К4 с ДНК приводит к сдвигу изомерного равновесия красителей в сторону образования комплексов г/мс-изомеров (рис 2) Обнаруженная избирательность, вероятно, обусловлена геометрическими особенностями центров связывания ДНК и тем, что комплекс ^ис-конформации красителей с ДНК является энергетически более устойчивым В присутствии ДНК существенно меняются флуоресцентные характеристики тиакарбоцианинов (квантовый выход флуоресценции г^ыс-изомера значительно возрастает, а длинноволновая полоса транс-изомеров в спектрах исчезает) В третьем разделе главы приведены результаты изучения кинетических особенностей равновесия между цис- и транс-кзоиершя мезо-зшещенного красителя К5 в водных растворах в присутствии ДНК Для данного красителя впервые удалось наблюдать относительно медленный переход связанного с ДНК комплекса транс-изомера в комплекс, образованный г^мс-формой Комплексообразовании К5 с ДНК изучалось также методом кинетической фотометрии Процесс транс-цис-перехода К5 подчиняется кинетическому закону первого порядка Получены значения наблюдаемой константы скорости транс-цис-перехода красителя в комплексе с ДНК, обнаружена зависимость кинетики перестройки комплекса от концентрации биополимера и содержания ионов в растворе Показано, что рост концентрации ДНК приводит к замедлению процесса перехода транс-изомера К5 в цис-форму (таблица 1)

Таблица 1 Наблюдаемая константа скорости транс-цис-перестройки комплекса К5 с ДНК (к,.с, с') при различных концентрациях ДНК и ШС1 в растворе фосфатного буфера (20 лшолъ л')

На основании изучения спектров поглощения и флуоресценции процесс образования комплексов К5 - ДНК представлен в виде схемы

(транс-К5) + ДНК комплекс (транс-К5- ДНК) (1)

(цис-К5) + ДНК комплекс (цис-К5- ДНК) (2)

(транс-К5) (цис-К5) (3)

Равновесие стадий (1), (2) сильно сдвинуто вправо, образование комплексов протекает достаточно быстро, тогда как процесс трот/с-г/ис-перестройки красителя (3) может регистрироваться спектрофотометрически ввиду малых

Сднк, мМ к».с х 103, с"1

СКаС1~ 0 С>ХаС1= 0 1 М с№С1= 0 25 М

0 125 9 60 17 2 17 3

0 250 4 50 10 8 8 70

0 375 2 49 6 83 5 63

0 500 1 77 • 4 95 4 74

стационарных концентраций изомеров свободного К5 в водной среде, которые определяются стадиями (1) и (2) При низкой концентрации ДНК введенный в раствор транс-томар красителя переходит в г/иоформу под действием водного окружения, не успевая образовать комплекс с ДНК

Увеличение концентрации ионов в растворе приводит к существенному росту предэкпоненциального множителя в уравнении Аррениуса (см таблицу 2), в то же время величина энергии активации увеличивается относительно слабо Аномально высокие значения для предэкспоненты ко (характерные значения ко для изомеризации полиметиновых красителей в растворах ~ 10в с"1), зависимость кинетических характеристик процесса траис-цис-переагройт комплекса К5 от содержания ионов в буферном растворе и концентрации ДНК указывают на сложный характер процесса, в котором помимо красителя и биополимера, участвуют также противоионы

Таблица 2 Величины кинетических параметров (энергии активации Еа и предэкспоненты кц) процесса транс-г(ис-изомеризации красителя К5 в присутствии ДНК (сдцК = 2 5 х 10'4 моль л'1) от содержания фосфат-ионов в буферных растворах

Влияние ионной силы раствора на спектрально-кинетические характеристики комплексообразования К5 с ДНК было качественно объяснено исходя из изменений геометрии малого желоба спирали ДНК

Глава IV. Исследования фотохимии тиакарбоциапиновых красителей в растворах и в комплексах с биополимерами.

Четвертая глава содержит результаты исследования триплетного состояния полиметиновых красителей методом импульсного фотолиза, глава состоит из двух частей В первой части главы приведены сйектрально-кинетические характеристики триплетного состояния полиметиновых красителей в растворах и в комплексах с ДНК, а также в присутствии олигонуклеотида (полиадениловой - уридиловой кислоты, Поли-АУ)

Затруднение процессов безызлучательной дезактивации при взаимодействии большинства мезо-замещенных тиакарбоцианинов с ДНК приводит к росту квантового выхода Т-состояния красителей В присутствии ДНК в растворе времена жизни триплетных состояний исследованных красителей составляют сотни микросекунд (например, для К4 Тдпк ~ 500 мкс) Показано, что в присутствии ДНК кинетики гибели триплетных состояний красителей не являются моноэкспоненциальными

[3К ](t) = Ai exp(-k,t) + Аг exp(-k2t), где Aj и Aj - наблюдаемые экспериментально амплитуды экспоненциальных составляющих кинетической зависимости, к., кг

7

Сбуфер Еа, ко

мМ ккал моль*1 с"1

5 23 7 1 92 1015

10 24 3 3 40 1015

15 24 8 1 15 1016

20 26 5 1 19 1017

- константы скорости гибели кинетических компонентов триплетного состояния

Комплексообразование красителей с синтетическим олигонуклеотидом (полиадениловая - уридиловая кислота, Поли-АУ) также приводит к увеличению квантового выхода интеркомбинационной конверсии в Т-состояние Однако кинетики гибели Т-состояния в этом случае имеют моноэкспоненциальный характер (для К1 к = 3 5 х 103 с"1)

Рис 3 Дифференциальные спектры Т-Т поглощения двух триплетных компонентов

красителя КЗ (скз = 1 б х 10~6 моль л'1) в присутствии ДНК (сднк = 2 5 х 10'4 моль л'1) короткоживущий (1) и

долгоживущий (2) компоненты Спектры получены путем численного анализа кинетических данных

Сравнение кинетических данных для гибели Т-состояния красителей в комплексах с ДНК, Поли-АУ и в жидких растворах дает основание судить о природе кинетических компонент гибели триплетного состояния Двухкомпонентный характер кинетик может объясняться образованием красителями двух различных типов комплексов с ДНК «внешнего типа» на поверхности ДНК (например, в малом желобе) и комплекса интеркаляции лигандов между парами оснований ДНК В присутствии Поли-АУ красители образуют комплексы только одного типа (вероятно, «внешнего», интеркаляция в этом случае невозможна) Собственное малое время жизни Т-компонентов, соответствующее интеркалированным в ДНК молекулам карбоцианиновых красителей, может быть обусловлено изменением геометрии молекул красителя при нахождении в ограниченном пространстве между основаниями ДНК и увеличением энергии основного состояния, что приводит к уменьшению энергетического интервала перехода Т - Бо

Другой причиной двухэкспоненциального характера триплетных кинетик может служить наличие, наряду со связанными в комплекс с ДНК, свободных молекул красителей в триплетом состоянии, присутствующих в растворе благодаря частичному распаду комплекса краситель(Т)-ДНК

Во второй части главы обсуждаются результаты экспериментов по тушению Т-состояния красителей К1 - К4 в растворах и комплексах с ДНК тушителями различной природы (кислородом, иодид-ионом, нитроксильным радикалом) Использование тушителей различной природы дало ценную информацию о структуре комплекса краситель-ДНК и о локализации молекул красителей в матрице биополимера

В случае кислорода константы скорости тушения Т-состояния красителей (Ц02) в комплексах оказались существенно ниже диффузионного предела (с учетом спин-статистического фактора, 1/9) Для КЗ кч(Ог) в отсутствие ДНК по своей величине оказалась близка к диффузионному пределу (~ 109 л моль"1 с"1), тогда как для всех изученных красителей в присутствии ДНК константа кч(Ог) оказывается на порядок ниже (2 1 - 2 5 х 109 л моль"1 с"1) Молекулы красителей К1 - К4 в комплексах с ДНК экранированы биополимером, что затрудняет доступ тушителя и константы скорости тушения Т-состояния уменьшаются В случае кислорода комплексы краситель-ДНК обоих типов тушатся с примерно одинаковой скоростью, очевидно, стерические затруднения недостаточны для устранения тушения интеркалированных молекул красителя кислородом ввиду малых размеров его молекулы

Предположение о наличии в системе краситель-ДНК несвязанных с биополимером триплетных молекул красителя отвергнуто на основании эксперимента по тушению Т-состояния К1 иодид-ионом При сдак = 2 5 х 10"4 моль л"1 не было обнаружено заметного тушения триплетного состояния красителя К1 иодид-ионом (кч < 105 л моль"1 с"1) несмотря на создание значительных концентраций тушителя (до 4 6 х Ю-2 моль л"1), тогда как в растворе изопропанола наблюдалось тушение с к, ~ 1 х 10б л моль"1 с"1 (Т-состояние К1 получено путем триплет-триплетного переноса энергии) Благодаря анионной природе ДНК и электростатическому отталкиванию, иодид-ион не способен взаимодействовать со связанными в комплекс молекулами красителя и может тушить только свободные триплетные молекулы, находящиеся в растворе Таким образом, было установлено, что двухэкспоненциальный характер кинетик гибели Т-состояния красителей в присутствии ДНК вызван наличием двух видов связывания красителя с биополимером

Изучались процессы тушения Т-состояния К1 - К4 нитроксильным радикалом (4-гидрокси-ТМПО) В присутствии 4-гидрокси-ТМПО обнаружено тушение только долгоживущих кинетических компонентов Т-состояния красителей (наблюдаемых при комплексообразовании с ДНК, см рис 4) Сделан вывод о том, что долгоживущие компоненты Т-состояния соответствуют комплексам красителей в малом желобе ДНК Введение радикала в систему краситель-ДНК не приводило к заметному ускорению кинетики гибели короткоживущих компонентов Т-состояния карбоцианинов (комплексы интеркаляции)

Рис 4 Кинетики гибели триплетного состояния (Т-Т поглощение Лрег = 630 нм, 1, 2) и экспоненциальные компоненты кинетики гибели триплетного состояния КЗ при ск = 0 (1, 3) и 5 х КГ4 моль л'1 (2, 4), кривая 5 -короткоживущий компонент Т-состояния КЗ Концентрация ДНК 2 5х 1СГ4 моль л'1

Очевидно, пространственные препятствия при интеркаляции полностью блокируют доступ радикала к молекулам красителя связанным с ДНК таким образом

тушения Т-состояния красителей К1 - К4 нитроксилъным радикалом в растворах кч и долгоживущего компонента триплетного состояния в присутствии ДНК кч(ДНК) (сднк = 2 5 х КГ4 моль л'1)

* в растворе фосфатного буфера, ** в растворе изопропанола Центр тушения N-0 в структуре радикала сильно экранирован четырьмя метальными группами, что снижает эффективность тушения и не позволяет ему тушить интеркалированные триплетные молекулы красителя Таким образом, с использованием нитроксильного радикала и иодид-иона в качестве тушителей было показано, что цианиновые красители образуют с ДНК два вида комплексов поверхностные (в малом желобе ДНК) и комплексы интеркаляции

Глава У. Исследования процессов фотоизомеризации полиметиновых красителей.

Фотоизомеризация является важным каналом деградации энергии возбужденного состояния молекул карбоцианинов Методом импульсного фотолиза были изучены процессы фото- и обратной термической изомеризации красителей К2 - К5 и К13 в растворах органических растворителей (изопрогпнол и ацетонитрил) и в комплексах с ДНК

Извести1 что транс-цис- фотоизомеризация цианинорых красителей происходи в возбужденном синглетном состоянии путем поворота вокруг связей по -етиновой цепи Как правило, фотовозбуждение в полосу 10

Т, МКС

Таблица 3 Константы скоростей

Краситель 119 [ко к0 (ДНК)

моль"1 л с"1

К1 СНз 3 х 106** 3 6 х 106

К2 С2Н5 — 5 3 х 106

КЗ ОСНз 1 4 х 108* 3 3 х 106

К4 БСНз 1 5 х 107" 1 6х105

поглощения цис-формы не приводит к образованию шрднс-изомеров Тем не менее, для тиакарбоцианина КЗ в зависимости от длины волны возбуждения наблюдается фотоизомеризация цис- или транс-формы красителя, приводящая к образованию соответственно транс- или гуис-фотои^омера Это может быть объяснено благоприятной конфигурацией потенциальных поверхностей красителя в основном и возбужденном (Si) состояниях

Константы скорости темновых цис - транс переходов для красителей КЗ, К2, К5 оказались значительно выше, чем для их незамещенного аналога 3,3'-диэтилтиакарбоцианиниодида (К, к = 7 х 102 с"1), а также красителя К13 (1 5 х 102 с-1) Так, для К4 к = 5 х 105 с-1, а для КЗ к = 1 7 х 106 с-1 (в растворах изопропанола) Подобное увеличение констант скоростей обратной термической изомеризации обусловлено стерическими препятствиями, которые создают объемные группы заместителей в .медо-положении полиметиновой цепи, что приводит к увеличению энергии цис- и ш/мяс-коггформаций и соответствующему понижению потенциального барьера термической изомеризации в основном состоянии

В присутствии ДНК 4 - 5 х 10~* моль л"!) импульсное фотовозбуждение не приводило к чыс-транс-фотоизомеризации красителей Это можно объяснить как стерическим фактором комплексообразования, так и тем, что у К2 и К4 отсутствует фотоизомеризация ^ис-изомера

Глава VI. Изучение строения комплексов краситель-ДНК физико-химическими методами.

В главе приводятся результаты экспериментов по изучению температурной устойчивости и исследованию относительной вязкости растворов комплексов краситель - ДНК Цель исследований - подтвердить возможность интеркаляции .мезо-замещенных тиакарбоцианинов и дополнительно проверить выводы четвертой главы

Рис 5 Зависимость оптической плотности растворов ДНК (Ярег = 250 нм) от температуры (1) - ДНК, (2) -ДНК в присутствии красителя К1 (сднк = 5 0 х 10~3 моль л'\с!а - 1 74 х 10's моль л'1, раствор фосфатного буфера 20 ммоль л";, рН 7)

Показано, что комплексообразование К1 с ДНК приводит к увеличению температуры плавления биополимера на 3 С (рис 5) Эффект объясняется дополнительной стабилизацией

двойной спирали биополимера за счет

(АгАюУА,

t, С

образования дополнительных водородных связей при интеркаляции карбоцианина

Вязкость растворов комплексов ДНК и красителей К1 - К4 измерялась по времени истечения растворов Обнаруженный в присутствии красителей рост вязкости (в случае К1 эффект достигал 5 7% при соотношении концентраций краситель/ДНК' равном 0 5) указывает на возможность образования комплексов интеркаляции Рост вязкости раствора ДНК в этом случае объясняется тем, что при интеркаляции красителя происходит некоторое «раскручивание» витков двойной спирали ДНК, что приводит к ее удлинению

Полученные результаты указывают на то, что карбоцианины К1 - К4 в присутствии ДНК способны, помимо образования комплексов в желобе спирали, интеркалировать между парами оснований биомолекулы Способность к интеркаляции зависит от структуры красителей красители с объемными л(йЗ(9-заместителями демонстрируют меньший рост вязкости и, вероятно, интеркалируют слабее

Глава VII. Перенос энергии электронного возбуждения в системе красители - ДНК.

Для изучения переноса энергии электронного возбуждения (ПЭЭВ) в системах цианиновые красители—ДНК была проведена серия экспериментов В качестве объектов для изучения межмолекулярного ПЭЭВ полиметиновых красителей в комплексе с ДНК были выбраны два красителя оксакарбоцианиновый краситель К10 (донор) и 3,3'-диэтилтиакарбоцианиниодид (К, акцептор) В гомогенном растворе ПЭЭВ не происходит, молекулы донора и акцептора находятся на значительном расстоянии (750 Á), тогда как в комплексах с ДНК лиганды К и К10 сближены, что обеспечивает ПЭЭВ Перекрывание спектров флуоресценции К10 и поглощения К свидетельствует о возможности индуктивно-резонансного механизма процесса Эффективность (г) процесса ПЭЭВ между молекулами красителей (донор и акцептор) определялась исходя из спектральных данных

r=(IexD/IexA)/(AbsD/AbsA), (4)

где IexD, IexA, AbsD и AbsA интенсивности полос донора (D) и акцептора (А) в спектрах возбуждения флуоресценции (1ех) и поглощения (Abs) Для изученных красителей (г)' определялось при различных концентрациях ДНК Эффективность ПЭЭВ (г) при сдще = 2 5 х 10"6 моль л"1 составляет ~ 0 14 и не зависит от длины волны регистрации спектров, увеличение концентрации биополимера в растворе приводит к некоторому падению г (до 0 11, при сдак = 2 5 х 10"6 моль л"1)

Критический радиус переноса энергии (Ro) определялся по выражению R<> = 021 08(лг2Ф fon*] (5)

где к2 - поиентационный фактор донора и акцептора (2/... для случайной ориентаци; Фй - квантовый выход флуоресценции донора в отсутствии 12

акцептора, п - показатель преломления среды (п=1 4), F(X) - нормализованный спектр флуоресценции донора, г(к) - молярный коэффициент поглощения акцептора (л моль"1 см"1) и Я - длина волны (нм) Выражение для определения к2 имеет вид

к1 = (sin вd sin9а cosвт -2cos6d cosва)г , (6),

где 0Т, - угол между дипольным моментом перехода донора и дипольным моментом акцептора, 0d и 0а — углы между этими дипольными моментами и вектором, соединяющим донор и акцептор Расстояние (R) между донором и акцептором определялось по выражению (7) г=й„6/(^6+Яб) (7)

Обнаружено, что значение ориентационного фактора к2 = 2/3, соответствующее беспорядочной ориентации молекул красителей, не пригодно для расчетов критического радиуса ПЭЭВ (Ro) и расстояния (R) между донором и акцептором Величины Ro и R в этом случае оказались завышенными по сравнению с расстоянием Ьд.А, рассчитанным из констант равновесия реакций

комплексообразования красителей и распределения молекул красителей по ДНК Для определенности предполагалось, что красители образуют комплекс в малом желобе двойной спирали ДНК (рис 6)

Рис б Схема расположения молекул донора (синие стречки) и акцептора (красные стрелки) в комплексе с ДНК Схема приводится без учета масштаба, витки спирали ДНК на схеме не обозначены

Полученные исходя из Ъд.д оценочные значения ориентационного фактора <к2> характерны для практически перпендикулярной ориентации лигандов в комплексе (к2 - 0 008 - 0 13 при сдак=2 5 X 10"6 - 2 5 х 10'5 моль л ) Предложена геометрическая схема расположения молекул донора и акцептора на поверхности ДНК Проведенные в соответствии с ней расчеты к2 дают в ряде случаев близкие к эксперименту результаты и позволяют объяснить характер изменений ориентационного фактора <к2>, найденных в эксперименте

Таким образом, показано, что в системах цианиновый краситель - ДНК ориентационный фактор играет определяющую роль в ПЭЭВ, в ряде случаев резко снижая эффективность переноса энергии При тщательном учете ориентационного фактора, ПЭЭВ может являться одним из инструментов для исследования взаимного пространственного расположения нековалентно связанных лигандов в системах краситель-ДНК

Общие выводы работы.

1 Спектральные изменения, наблюдаемые при комплексообразовании с ДНК оксакарбоцианинов и новых бихромофорных цианинов, объясняются изменениями в микроокружении молекул красителей, а также образованием агрегатов Рост флуоресценции красителей в присутствии биополимеров1 соотнесен с образованием комплексов цианиновых красителей с биополимерами

2 Обнаружено подвижное равновесие между цис- и трансизомерными формами .мезо-замегценных тиакарбоцианинов в растеорах, причем рост полярности растворителя вызывает сдвиг равновесия в сторону цис-изомера Оксакарбоцианины находятся в виде трансизомеров как в полярных, так и в неполярных растворителях

3 Впервые показано, что комплексообразование с ДНК оказывает влияние на изомерное равновесие .мезо-замещенных тиакарбоцианиновых красителей, взаимодействие с ДНК протекает преимущественно через цкс-форму красителей, в то время как оксакарбоцианиновые красители образуют комплексы с ДНК в трансформе Изучены кинетические закономерности процесса транс-цис-перехода мезо-замещенных тиакарбоцианинов в присутствии ДНК, предложена схема процесса

4 Тушение триплетных состояний карбоцианинов соединениями различной химической природы, а также эксперименты по термической денатурации ДНК и по измерению вязкости' растворов биополимера свидетельствуют об образовании двух типов комплексов краситель-ДНК «внешнего» типа и интеркаляции

5 Методом лазерного фотолиза впервые показана возможность фотоизомеризации цис-изомера л<езо-замещенного тиакарбоцианинового красителя 3,3'-диэтил-9-метокситиакарбоцианиниодида в растворах Взаимодействие с ДНК препятствует процессам цис-транс-фототомеризацяп мезо-замещенных тиакарбоцианинов

6 Осуществлен перенос энергии электронного возбуждения между молекулами тиакарбоцианиновых красителей нековалентно связанными с ДНК, показана возможность использования переноса энергии для определения параметров пространственной ориентации лигандов в с "темах краситель-ДНК

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях

1 M Ю Аниковский, А.С Татиколов, П Г Пронкин, П П Левин, В И Скляренко, В А Кузьмин, «Влияние ДНК на 'цис-транс равновесие и флуоресцентные свойства 3,3'-диэтил-9-тиометилтиакарбоцианиниодида в водном растворе», Химия высоких энергий, 37 (№ б), 2003,445 - 451

2 П.Г Пронкин, А С Татиколов, M Ю Аниковский, В А Кузьмин, «Исследование цис-транс равновесия и комплексообразования с ДНК мезозамещенных карбоцианиновых красителей», Химия высоких энергий, 2005 39 (№4), 280-286

3 Пронкин П Г, Татиколов А С, Скляренко В И, Кузьмин В А, «Фотохимические свойства л*езо-замещенных тиакарбоцианиновых красителей в растворах и в комплексах с ДНК», Химия высоких энергий 2006 40 (№ 4), 295 - 302

4 Пронкин П Г, Татиколов А С, Скляренко В И, Кузьмин В А, «Тушение триплетного состояния л<езо-замещенных тиакарбоцианиновых красителей нитроксильными радикалами, иодид-ионом и кислородом в растворах и в комплексах с ДНК», Химия высоких энергий 2006 40 (№ 6), 451 -457

5 Пронкин П Г , Татиколов А С , Кузьмин В А, «Спектрально-кинетическое исследование взаимодействия 3,3'-диэтил-9-хлортиакарбоцианиа с ДНК», Химия высоких энергий 2007 41 (№ 2), 129 -134

6 Пронкин П Г, Татиколов А С , Кузьмин В А, «Исследование спектрально-флуоресцентных свойств тиакарбоцианиновых красителей в присутствии ДНК», Третья ежегодная молодежная конференция ИБХФ РАН - ВУЗы «Биохимическая физика», 13-14 октября 2003 г, Москва, ИБХФ РАН, сборник трудов конференции, С 18-19

7 Пронкин П Г , Татиколов А С , Кузьмин В А , «Влияние ДНК на цис-транс равновесие и флуоресцентные свойства 3,3'-диэтил-9-хлортиакарбоциан перхлората в водном растворе», Четвертая ежегодная молодежная конференция ИБХФ РАН - ВУЗы «Биохимическая физика», 25-26 октября 2004 г, Москва, ИБХФ РАН, сборник трудов конференции, С 20 - 21

8 Pronkin Р G, Tatikolov A S , "Effects of DNA on cis-trans equilibrium of meso-subsituted cyanine dyes", Fast Reactions m Solution Discussion Group (FRIS'04), 5-8 сентября 2004, г Бургос, Испания, Университет г Бургос, сборник тезисов докладов, С 47

9 Пронкин П Г, Татиколов А С, Скляренко В И, Кузьмин В А, «Исследование спектрально-флуоресцентных свойств 3,3'-диэтил-9-хлортиакарбоцианин перхлората в комплексе с ДНК», Современная химическая физика XVI Симпозиум, 20 сентября - 1 октября 2004, г Туапсе, пансионат МГУ «Буревестник», сборник тезисов докладов, С 104 -105

10 Pronkin РG, Tatikolov AS, Sklyarenco VI, Kyzmm VA, "The spectral and kinetic study of cis-trans equilibrium of 3,3'-diethil-9-clorothiacarbocyamne perchorate in the presence of DNA", Fast Reactions in Solution Discussion Group (FRIS'05), 18-22 сентября 2005, г Честер, Англия, Университет Салфорда, сборник тезисов докладов, С 36

11 Пронкин П Г , Татиколов А С, Скляренко В И, Кузьмин В А, «Тушение триплетных состояний л«езо-замещенных тиакарбоцианиновых красителей кислородом и нитроксильными радикалами в растворах и в комплексах с ДНК», Пятая ежегодная международная молодежная конференция ИБХФ РАН - ВУЗы «Биохимическая физика», 13-16 декабря 2005 г, Москва, ИБХФ РАН, сборник трудов конференции, С 49 -50

12 Pronkin Р G, Tatikolov A S , Sklyarenco VI, Kyzmm V А, "Effects of DNA on cis-trans equilibrium of weio-substituted cyanine dyes", Международный симпозиум по молекулярной фотонике (Molecular Photomcs 2006), 28 июня - 2 июля 2006, г Санкт-Петербург, сборник тезисов докладов, С 207 - 208

13 Pronkin Р G, Tatikolov A S , Kyzmm V А, "Effect of stenc factor on the triplet state quenching of meso-substituted .thiacarbocyanme dyes in complexes with DNA", Шестая ежегодная международная молодежная конференция ИБХФ РАН - ВУЗы «Биохимическая физика», 24 - 27 ноября 2006 г, Москва, ИБХФ РАН, сборник трудов конференции, С 191 -198

Подписано в печать 19 Об 2007 г Исполнено 20 Об 2007 Печать трафаретная

Заказ № 565 Тираж 120 экз

Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш, 36 (495) 975-78-56 www autoreferat ru

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. ФОТОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КАТИОННЫХ ПОЛИМЕТИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ.

1.2. ПРОЦЕССЫ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ КРАСИТЕЛЕЙ С ДНК

ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ПРИМЕНЕННЫЕ В РАБОТЕ.

2.2. ВЕЩЕСТВА И РАСТВОРИТЕЛИ.

2.3. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

ГЛАВА III. ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ С ДНК НА ФОТОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ИЗОМЕРНОЕ РАВНОВЕСИЕ ПОЛИМЕТИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ.

3.1. СПЕКТРАЛЬНО-ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕТИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ В РАСТВОРАХ И В КОМПЛЕКСАХ С ДНК.

3.2. ВЛИЯНИЕ ДНК НА ИЗОМЕРНОЕ РАВНОВЕСИЕ МЕЗО-ЗАМЕЩЕННЫХ КАРБОЦИАНИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ.

3.3. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОЦЕССА ТРАНС-ЦИС-ШтС1?ОШЯ КОМПЛЕКСОВ ПОЛИМЕТИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ С ДНК.

ГЛАВА IV. ИССЛЕДОВАНИЯ ФОТОХИМИИ ТИАКАРБОЦИАНИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ В' РАСТВОРАХ И В КОМПЛЕКСАХ С БИОПОЛИМЕРАМИ.

4.1. ИССЛЕДОВАНИЯ ТРИПЛЕТНОГО СОСТОЯНИЯ КОМПЛЕКСОВ ПОЛИМЕТИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ С БИОПОЛИМЕРАМИ.

4.2. ТУШЕНИЕ ТРИПЛЕТНЫХ СОСТОЯНИЙ КАРБОЦИАНИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ ТУШИТЕЛЯМИ РАЗЛИЧНОЙ ПРИРОДЫ.

4.2.1. ТУШЕНИЕ ТРИПЛЕТНОГО СОСТОЯНИЯ КРАСИТЕЛЕЙ К1-К4 КИСЛОРОДОМ.

4.2.2. ТУШЕНИЕ ТРИПЛЕТНОГО СОСТОЯНИЯ КЗ ИОДИД-ИОНОМ.

4.2.3. ТУШЕНИЕ ТРИПЛЕТНОГО СОСТОЯНИЯ КАРБОЦИАНИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ СТАБИЛЬНЫМ НИТРОКСИЛЬНЫМ РАДИКАЛОМ.

ГЛАВА V. ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ФОТОИЗОМЕРИЗАЦИИ ПОЛИМЕТИНОВЫХ КРАСИТЕЛЕЙ.,.

ГЛАВА VI. ИЗУЧЕНИЕ СТРОЕНИЯ КОМПЛЕКСОВ КРАСИТЕЛЬ-ДНК ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ.

ГЛАВА VII. ПЕРЕНОС ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ В СИСТЕМЕ KPАСИТЕЛИ-ДНК.

Процессы комплексообразования красителей и родственных соединений с биологическими макромолекулами привлекают к себе пристальное внимание. По сравнению с гомогенными растворами в таких комплексах происходит изменение свойств основных и возбужденных состояний лигандов, определяющих их фотофизические и фотохимические свойства. Нековалентное взаимодействие красителей и родственных соединений с различными биополимерами лежит в основе целого ряда фотопроцессов, обусловленных характерным строением комплексов, которое определяется структурной спецификой биологических молекул.

Строение двойной спирали дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) обеспечивает особое взаимодействие ряда органических соединений и образование нековалентных комплексов, процесс характеризуется высокими константами комплексообразования (104 — 107 л моль-1) [1]. Красители полиметинового ряда обладают уникальными фотофизическими и фотохимическими свойствами [2 - 3], что делает эти соединения интересными с точки зрения изучения взаимодействия с ДНК.

Процессы взаимодействия полиметиновых (цианиновых) красителей с ДНК рассматривались в ряде работ, например [4 -10].

Перспективы использования полиметиновых красителей в качестве молекулярных зондов [1, 6, 7] объясняют то большое внимание, которое уделяется изучению, прежде всего, спектрально-флуоресцентных свойств цианинов в комплексах с ДНК. Пространственная фиксация молекул I полиметиновых красителей в комплексах с ДНК вызывает значительное увеличение квантового выхода флуоресценции. Так, при комплексообразовании некоторых гомо- [7] и гетеродимерных полиметиновых красителей [5] наблюдалось увеличение квантового выхода флуоресценции на несколько порядков.

Строение комплекса' краситель-ДНК имеет большое значение для объяснения изменений фотофизических и фотохимических характеристик красителей при комплексообразовании. В литературе нет единого мнения о строении образуемых цианинами комплексов. Так, на основании спектрально-кинетических исследований связывания цианиновых красителей с ДНК [8], показано, что комплексообразование происходит в основном путем интеркаляции молекул красителей между парами оснований ДНК. В то же время, в случае цианиновых красителей пентаметинового ряда, имеющих циклопентеновые и циклогексеновые «мостики» в полиметиновой цепи, отмечено образование комплексов «внешнего» типа (в малом желобе ДНК) [9]. Исследования флуоресцентных свойств этих соединений в присутствии биополимера выявило АТ - специфичность реакции комплексообразования, что, по мнению авторов, свидетельствует об образовании комплексов на поверхности двойной спирали ДНК.

Наряду с выявлением статических особенностей процесса комплексообразования (спектрофотометрические и флуоресцентные измерения), большое методологическое значение имеет изучение спектрально - кинетических характеристик триплетного состояния цианиновых красителей в комплексах с нуклеиновыми кислотами, однако число таких исследований невелико.

В работе [10] установлен двухэкспоненциальный характер кинетик гибели триплетного состояния 3,3'-диэтилтиакарбоцианиниодида в присутствии ДНК, что было объяснено образованием красителем двух типов комплексов с биополимером.

В качестве обобщения, нужно отметить, что исследования взаимодействия красителей с ДНК в основном сводятся к изучению спектрально-флуоресцентных свойств красителей-лигандов, в литературе практически не рассматривается вопрос влияния связывания с ДНК на фотохимию цианинов, а также нет единого мнения о строении образуемых комплексов.

Исследования физико-химических характеристик органических красителей и их комплексов с ДНК, а также зависимость этих параметров от структуры молекул красителя, представляет большой научный и практический интерес, так как помогают понять механизм их биологической активности. Поиск новых улучшенных сенсибилизаторов остается одной из основных задач современной фотохимии. Практическая важность изучения процессов комплексообразования определяет необходимость проведения фундаментальных исследований в этой области.

В качестве объектов настоящего исследования выступают полиметиновые (карбоцианиновые) красители и их комплексы с ДНК. Предметом исследования является фотохимические и фотофизические процессы в полиметиновых (карбоцианиновых) .красителях и в комплексах полиметиновых красителей с ДНК.

Цели и задачи работы.

Целью работы является исследование фотохимических и фотофизических процессов в полиметиновых красителях, нековалентно связанных с молекулами ДНК. Поставленная цель подразумевает следующий круг задач:

1. изучить влияние взаимодействия с биополимером на спектрально-флуоресцентные свойства различных окса- и тиакарбоцианиновых красителей, а также новых бихромофорных цианинов;

2. выявить влияние биополимера на процессы цис-транс-фотоизомеризации и обратной темновой изомеризации фотоизомера, а также на подвижное цис-транс-равновесие мезо-замещенных полиметиновых красителей;

3. исследовать процессы образования и гибели триплетного состояния цианинов в присутствии ДНК, процессы тушения возбужденного состояния красителей в комплексах;

4. провести ряд физико-химических экспериментов для выявления структурных особенностей комплексов краситель-ДНК (влияние лигандов на вязкость и температуру плавления ДНК);

5. осуществить процесс переноса энергии электронного возбуждения цианиновых красителей, нековалентно связанных с ДНК.

Научная новизна.

Впервые подробно исследованы спектрально-флуоресцентные и I фотохимические свойства жезо-замещенных тиакарбоцианиновых красителей в комплексах с ДНК. Изучалось влияние ДНК на спектрально-кинетические свойства триплетного состояния цианинов, а также кинетика обратной цис-транс-изомеризацш фотоизомера. Впервые обнаружено влияние ДНК на цис-транс-равкоъест .мезо-замещенных карбоцианинов. Особенностью полученных результатов является, прежде всего, то, что впервые удалось наблюдать относительно медленный переход связанного с ДНК комплекса транс-изомера карбоцианина в комплекс, образованный цис-формой. Для установления характера связывания красителя с биополимером и строения образующегося комплекса впервые был применен кинетический метод изучения тушения триплетного состояния цианиновых красителей, связанных с ДНК, при этом использовались тушители различной химической природы (кислород, стабильные радикалы и иодид-ион). Впервые осуществлен межмолекулярный процесс переноса энергии электронного возбуждения между молекулами тиакарбоцианиновых красителей, нековалентно связанными с ДНК.

Научная и практическая значимость работы. Результаты данной работы вносят новый вклад в изучение физико-химических свойств I полиметиновых красителей в комплексах с ДНК. В работе изучен ряд новых бихромофорных полиметиновых красителей, которые могут использоваться для обнаружения и количественного измерения содержания ДНК in vitro. Продемонстрирована возможность использования тиакарбоцианинов с объемными жезо-заместителями в качестве молекулярных зондов для ДНК. Перенос энергии электронного возбуждения между молекулами цианиновых красителей, нековалентно связанными с ДНК, осуществленный в настоящей работе, дает возможность судить о строении комплекса краситель-ДНК.

Использованный в работе подход, заключающийся в изучении кинетических характеристик тушения триплетного состояния карбоцианиновых красителей, находящихся в комплексах с ДНК, позволяет получить полезную информацию о характере связывания красителя с биополимером и строении образующегося комплекса краситель-ДНК. Введение в систему реагентов - тушителей триплетных состояний позволяет оценивать степень стерического экранирования'связанных с ДНК молекул красителя. Было показано, что с помощью метода тушения триплетных состояний может быть произведено отнесение компонентов кинетики гибели триплетного состояния к комплексам различных видов.

Проведенные исследования также имеют отношение к разработке новых и совершенствованию используемых сенсибилизаторов, прогнозирования их фотобиологической активности.

На защиту выносятся:

1. Спектрально-флуоресцентные свойства л*езо-замещенных окса- и тиакарбоцианиновых красителей в различных растворителях.

2. Особенности процессов фотоизомеризации и обратной темновой изомеризации мезо-замещенных тиакарбоцианинов в растворах.

3. Влияние комплексообразования с ДНК на цис-транс-равповесие жезо-замещенных карбоцианинов, кинетические закономерности процесса транс-цис-перехода в присутствии ДНК.

4. Спектрально-кинетические характеристики триплетных состояний цианиновых красителей в воде и в комплексах с ДНК, их реакционная способность по отношению к тушителями различной природы. '

5. Фотофизические и фотохимические свойства новых бихромофорных цианиновых красителей, имеющих кумариновое ядро, в растворах и в комплексах с ДНК.

6. Осуществление переноса энергии электронного возбуждения между молекулами цианиновых красителей, нековалентно связанными с ДНК.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы были представлены на международных научных конференциях: Fast Reactions in Solution Discussion Group (FRIS'04; 5-8 сентября 2004, г. Бургос, Испания), Fast Reactions in Solution Discussion Group (FRIS'05; 18-22 сентября 2005, г. Честер, Англия), Международный симпозиум по молекулярной фотонике (Molecular Photonics 2006; 28 июня - 2 июля 2006, г. Санкт-Петербург), на XVI Всероссийском Симпозиуме «Современные проблемы химической физики» (20 сентября-1 октября 2004, г. Туапсе),'а также на конференциях и семинарах ИБХФ РАН.

Грантовая поддержка работы. Работа выполнена при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (проекты 02-03-32924, 05-03-32775), программы Отделения химии и наук о материалах РАН «Теоретическое и экспериментальное изучение природы химической связи и механизмов важнейших химических реакций и процессов», комплексной программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Фундаментальные проблемы физики и химии наноразмерных систем и наноматериалов» по направлению «Органические и гибридные органико-неорганические наноразмерные системы и материалы на их основе для информационных технологий».

Публикации. Основное содержание работы изложено в 5 статьях в реферируемых отечественных журналах, а также в тезисах 8 конференций.

Личный вклад автора. Большая часть изложенного материала получена при определяющем вкладе автора настоящей диссертации.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов и списка литературы (111 наименований). В диссертации 145 страниц, 40 рисунков и 8 таблиц.

Общие выводы

1. Спектральные изменения, наблюдаемые'при комплексообразовании с ДНК оксакарбоцианинов и новых бихромофорных цианинов, объясняются изменениями в микроокружении молекул красителей, а также образованием агрегатов. Рост флуоресценции красителей в присутствии биополимеров соотнесен с образованием комплексов цианиновых красителей с биополимерами.

2. Обнаружено подвижное равновесие между цис- и трансизомерными формами л*сзо-замещенных тиакарбоцианинов в растворах, причем рост полярности растворителя вызывает сдвиг равновесия в сторону г/ис-изомера. Оксакарбоцианины находятся в виде транс-изомеров как в полярных, так и в неполярных растворителях.

3. Впервые показано, что комплексообразование с ДНК оказывает влияние на изомерное равновесие л*езо-замещенных тиакарбоцианиновых красителей, взаимодействие с ДНК протекает преимущественно через цис-форму красителей, в то время как оксакарбоцианиновые красители образуют комплексы с ДНК в транс-форме. Изучены кинетические закономерности процесса транс-г/ис-перехода .мезо-замещенных тиакарбоцианинов в присутствии ДНК, предложена схема процесса.

4. Тушение триплетных состояний карбоцианинов соединениями различной химической природы, а также эксперименты по термической денатурации ДНК и по измерению вязкости растворов биополимера свидетельствуют об образовании двух типов комплексов красите л ь-ДНК: «внешнего» типа и интеркаляции.

5. Методом лазерного фотолиза впервые показана возможность фотоизомеризации цис- изомера тисзо-замещенного тиакарбоцианинового красителя 3,3'-диэтил-9метокситиакарбоцианиниодида в растворах. Взаимодействие с ДНК препятствует процессам г^с-трянс-фотоизомеризации мезо-замещенных тиакарбоцианинов.

6. Осуществлен перенос энергии электронного возбуждения между молекулами тиакарбоцианиновых красителей нековалентно связанными с ДНК, показана возможность использования переноса энергии для определения параметров пространственной ориентации лигандов в системах краситель-ДНК.

133 .

1. A. Mishra, R.K. Behera, Р.К. Behera, В.К. Mishra, G.B. Behera. Cyanines during the 1990s: a review. // Chem.Rev. V. 100. 2000. P. 1973 2011.

2. A.A. Ищенко. Лазерные среды на основе полиметиновых красителей. // Квантовая электроника. Т. 21. № 6. 1994. С. 513 534.

3. А. А. Ищенко. Строение и спектрально-люминесцентные свойства полиметиновых красителей. Киев: Наукова думка, 1994. - 232 с.

4. S.C. Benson, P. Singh, A.N. Glazer. Heterodimeric DNA-binding dyes designed for energy transfer: synthesis and spectroscopic properties. // Nucleic Acids Research. V. 21. 1993. P. 5727 -5735.

5. M. Bengtsson, H.J. Karlsson, G. Westman, M. Kubista. A new minor groove binding asymmetric cyanine reporter dye for realtime PCR. // Nucleic Acids Res. V. 31. No. 8.2003. e 45. '

6. T. Biver, A. De Biasi, F. Secco, M. Venturini, S. Yarmoluk. Cyanine dyes as intercalating agents: kinetic and thermodynamic studies on the DNA/Cyan40 and DNA/CCyan2 systems. // Biophysical Journal. V. 89. 2005. P. 374-383.

7. M.Y. Anikovsky A.S. Tatikolov, V.A. Kuzmin. Complex formation between 3,3-diethylthiäcarbocyanine iodide and DNA and its investigation in aqueous solution. // International J. of Photoenergy, V. 1. No. 1. 1999. P. 35 39.

8. А.И. Киприанов. Цвет и строение цианиновых красителей. -Киев: Наукова Думка, 1979. 666 с.

9. S. Dahne, D. Leupold. Der Polymethizustand. 3. Mitteilung über allgemeine Zusammenhänge zwischen Farbe und Struktur organischer Verbindungen. // Phys. Chem. V. 70. No. 6.1966. P. 618 625.

10. E.A. Тихонов, M.T. Шпак. Нелинейные оптические явления в органических соединениях. Киев: Наукова думка, 1979. - 388 с.

11. А.Н. Терёнин. Фотоника молекул красителей. Ленинград: Наука, 1967.-485 с.

12. F.M. Hammer. The Chemistry of heterocyclic compounds. V. 18. The cyanine dyes and related compounds, A. Weisberger, ed. New York: Interscience, 1964. - 790 p.

13. N.J.L. Roth, A.C. Craig. Predicted observable fluorescent lifetimes of several cyanines. // J. Phys. Chem. V. 78. No. 12. 1974. P. 1154 1155.

14. T.D. Slavnova, A.K. Chibisov, H. Görner. Photoprocesses of thiacarbocyanine monomers, dimers, and aggregates bound to polyanions. // J. Phys. Chem. A. V. 106; No. 46. 2002. P. 10985 10990

15. P.J. McCartin. Observation of metastable geometrical isomers of cyanines by flash photolysis. // J. Chem. Phis. V. 42. 1965. P. 2980 2981.

16. V. Khimenko, A.K. Chibisov, H. Gorner. Effects of alkyl substituents in the polymethine chain on the photoprocesses in thiacarbocyanine Dyes. // J. Phys. Chem. A. V. 101. No. 39. 1997. P. 7304-7310.

17. P.M. Henrichs, S. Gross. Conformational analysis of carbocyanine dyes with variable-temperature proton Fourier transform nuclear magneticresonance spectroscopy. // J. Amer. Chem. Soc. V. 98. No. 23. 1976. P. 7169 -7175.

18. B.A. Кузьмин, А.П. Дарманян, M.M. Кульчитский. Лазерный фотолиз фтор-замещенных полиметиновых красителей. // Известия АН СССР Серия Химическая. № 10. 1976. С. 2392 2395.

19. A.M. Колесников, Ф.А. Михайленко. Конформации полиметиновых красителей! // Успехи химии. Т. Зб. 1987. С. 466 488.

20. W. West, S. Pearce, F. Grum. Stereoisomerism in cyanine dyes— meso-substituted thiacarbocyanines. // J. Phys. Chem. V. 71. No. 5. 1967. P. 1316 1326.

21. P. Henrichs, S. Gross. Conformational analysis of carbocyanine dyes with variable-temperature proton Fourier transform nuclear magnetic resonance spectroscopy. // J. Amer. Chem. Soc. V. 98. No. 23. 1976. P. 7169 7175.

22. D.M. Sturmer In: The chemistry of heterocyclic compounds, 30. // Ed. by A. Weissberger, E.C. Taylor. N. Y.: Wiley, 1977. p. 441.

23. J. Lee, S.-B. Zhu, G.W. Robinson. An extended Kramers equation for photoisomerization. //J. Phys. Chem. V. 91. No. 16.1987. P. 4273-4277.

24. P.F. Aramendia, R.M. Negri, E.S. Roman. Temperature dependence of fluorescence and photoisomerization in symmetric carbocyanines. Influence of medium viscosity and molecular structure. // J. Phys. Chem. V. 98. No. 12 1994. P. 3165-3173.

25. C. Rulliere. Laser action and photoisomerisation of 3,3'-diethyl oxadicarbocyanine iodide (DODCI): Influence of temperature and concentration. // Chem. Phys. Lett. V. 43. 1976. P. 303 308.136t

26. G. Orlandi, W. Siebrand. Model for the direct photoisomerization ofstilbene. // Chem. Phys, Lett. V. 30. 1975. P. 352 354.

27. W. Baumler, A. Penzkofer. Isomerization of DODCI in the So ground state. // Chem. Phys. Lett. V. 150. 1988. P. 315 320.

28. S.K. Rentsch. Modeling of the fast photoisomerisation process in polymethine dyes. // Chem. Phys. V. 69. 1982. P. 81 87.

29. F. Momicchioli, I. Baraldi, G. Berthier. Theoretical study of trans-cis photoisomerism in polymethine cyanines. // Chem. Phys. V. 123. 1988. V. 103 — 112.t

30. G. Ponterlni, F. Momicchioli. Trans-cis photoisomerization mechanism of carbocyanines: experimental check of theoretical models. // Chem. Phys. V. 151.1991. P. 111-126.

31. Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина. Биологическая химия: Учебник для биол. и мед. спец. вузов. 2-е издание, перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1998.-479 с.

32. Я. Мусил, О. Новакова, К. Кунц. Современная биохимия в схемах, 2-е издание. Москва: Мир, 1984. - 216 с.

33. J.D. Watson, F.H.C. Crick. Molecular structure of nucleic acids: Aistructure for Deoxyribose Nucleic Acid. // Nature. V. 171. 1953. P. 737 964.

34. M. Feughelman, R. Langridge, W.E. Seeds, A.R. Stokes, H.R. Wilson, C.W. Hooper, M.H.F. Wilkins, R.K. Barclay, L.D. Hamilton. Molecular structure of Deoxyribose Nucleic Acid and Nucleoprotein. //Nature. V. 175.1955. P. 834-838.

35. J.K. Barton. Recognizing DNA structures. // Chemical and Engineering News. V. 66. No. 39. 1988. P. 30 42.

36. G. Lober. The fluorescence of dye nucleic-acid complexes. // Journalof Luminescence. V. 22. No. 3. 1981. P. 221 -265.t

37. A.R. Peacocke, J.N.H. Skerrett. The interaction of aminoacridines with nucleic acids. // Trans. Faraday Soc. V. 52.1956. P. 261 279.

38. H.J. Karlsson, P. Lincoln, G. Westman. Synthesis and DNA binding studies of a new asymmetric cyanine dye binding in the minor groove ofpoly(dA-dT).2. // Bioorg. Med. Chem. V. 11. 2003. P. 1035 1040.t

39. H.J. Karlsson, M. Eriksson, E. Perzon, B. Akerman, P. Lincoln, G. Westman. Groove-binding unsymmetrical cyanine dyes for staining of DNA: syntheses and characterization of the DNA-binding. // Nucleic Acids Res. V. 31. 2003. P. 6227 6234.

40. R.W. Armstrong, T. Kurucsev, U.P. Strauss. The interaction between acridine dyes and deoxyribonucleic acid. // J. Am. Chem. Soc. V. 92. No. 10. 1970. P. 3174-3181.

41. I. Isenberg, S.L. Baird Jr., R. Bersohn. Interaction of polynucleotideswith aromatic hydrocarbons. // Biopolymers. V. 5. No. 6. 1967. P. 477 482.i

42. W Müller, .D.M. Crothers. Studies of the binding of actinomycin and related compounds to DNA. //J. Mol. Biol. V. 35 No. 2.1968. P. 251 -290.

43. L.S. Lerman. Structural considerations in the interaction of DNA and acridines. // J. Mol. Biol. V. 3 1961. P. 18-30.

44. Ch. Zimmer, K.E. Reinert, G. Luck, U. Wahnert, G. Lober, H. Thrum. Interaction of the oligopeptide antibiotics netropsin and distamycin with nucleic acids. // J. Mol. Biol. V. 58. 1971. P. 329 348.

45. B. Weisblum, P.L. De Haseth. Quinacrine, a chromosome stain specific for deoxyadenylate-deoxythymidilate-rich regions in DNA. // Proc. Natl. Acad. Sei. USA. V. 69. 1972. P. 629-632.

46. B. Pullman, A. Pullman. Quinacrine, a chromosome stain specific for deoxyadenylate-deoxythymidilate-rich regions in DNA. // Rev. Mod. Phys. V. 32. 1960. P. 428-436.

47. L. Kittler, G. Lober, F.A. Gollmick, H. Berg. Redox processes during photodynamic damage of DNA: Redox mechanism of photosensitization and radical reaction. // Bioelectrochem. Bioenerget. V. 7 1980. P. 503 511.

48. V. Zanker. Uber den Nachweis definierter reversible Assoziate ("reversible Polymerisate") des Acridinorange durch Absorption und Fluorescenzmessungen. in nässriger Lösung. // Z. Phys. Chem. V. 199. 1952. P. 225-258.

49. V. Zanker. Quantitative Absorptions und Emissions Messungen am Acridinorangekation. // Z. Phys. Chem. V. 200. 1952. P. 250 292.

50. F.A. Tanious, D. Hamelberg, C. Bailly, A. Czarny, D.W. Boykin, W.D. Wilson. DNA sequence dependent monomer-dimer binding modulation of asymmetric benzimidazole derivatives. // J. Am. Chem. Soc. V. 126. 2004. P. 143 -153.

51. K.C. Hannah, R.R. Gil, B.A. Armitage. !H NMR and optical spectroscopic investigation of the sequence-dependent dimerization of a symmetrical cyanine dye in the DNA minor groove. // Biochemistry. V. 44. No. 48. 2005. P. 15924-15929.

52. J.L. Seifert, R.E. Connor, S.A. Kushon, M. Wang, B.A. Armitage. Spontaneous assembly of helical cyanine dye aggregates on DNA nanotemplates. //J. Am. Chem. Soc. V, 121. 1999. P. 2987-2995. '

53. R. Garoff, E.A. Litzinger, R.E. Connor, I. Fishman, B.A. Armitage. Helical aggregation of cyanine dyes on DNA templates: effect of dye structure on formation of homoand heteroaggregates. // Langmuir. V. 18. 2002. P. 6330 -6337.

54. A. Tomlinson, B. Frezza, M. Koike, M. Wang, B.A. Armitage, D. Yaron. A structural model for cyanine dyes templated into the minor groove of DNA. // Chemical Physics. V. 325. 2006. P. 36 47.

55. M. Eriksson, M. Halrdelin, A. Larsson, J. Bergenholtz, B. Akerman. Binding of intercalating and groove-binding cyanine dyes to bacteriophage T5. // J. Phys. Chem. B. V. 111. No. 5.2007. P. 1139 1148.

56. M.L. D'Amico, V. Paiotta, F. Secco, M. Venturini. A kinetic study of the intercalation of ethidium bromide into poly(A)-poly(U). // J. Phys. Chem. B. V. 106. 2002. P. 12635- 12641.

57. N.K. Modukuru, K.J. Snow, B. Scott Perrin Jr., A. Bhambhani, M. Duff, C.V. Kumar. Tuning the DNA binding modes of an anthracene derivative with salt. // J. of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. V. 177. 2006. P. 43-54.

58. K-M Hyun, S-D Choi, S. Lee, S.K. Kim. Can energy transfer be an indicator for DNA intercalation? // Biochim. Biophys. Acta V. 1334. 1997. P. 312 -316.

59. S. Laib, S. Seeger. FRET studies of the interaction of dimeric cyanine dyes with DNA. // Journal of Fluorescence. V. 14. No. 2.2004. P. 187 191.

60. J. Bunkenborg, N.I. Gadjev, T. Deligeorgiev, J.P. Jacobsen. Concerted intercalation and minor groove recognition of DNA by a homodimeric thiazole orange dye. // Bioconjug. Chem. V. 11. 2000. P. 861 867.

61. J. Bunkenborg, M.M. Stidsen, J.P. Jacobsen. On the sequence selective bis-intercalation of a homodimeric thiazole orange dye in DNA. // Biconjug. Chem. V. 10. 1999. P. 824-831.

62. J. Karlsson, M. Bergqvist, P. Lincoln, G.Westman. Syntheses and DNA binding studies of a series of unsymmetrical cyanine dyes: structural influence on the degree of minor groove binding to natural DNA. // Bioorg. Med. Chem. V. 12. 2004. P. 2369-2384.

63. M. Eriksson, H:J. Karlsson, G. Westman, B. Akerman. Groove-binding unsymmetrical cyanine dyes for staining of DNA: dissociation rates in free solution and electrophoresis gels. // Nucleic Acids Res. V. 31.2003. P. 6235 -6242.

64. M. Eriksson, M. Mehmedovic, G. Westman, B. Akerman. Time-resolved electrophoretic analysis of mobility shifts for dissociating DNA ligands. // Electrophoresis. V. 26. 2005. P. 524 532.

65. N.E. Geacintov, H.C. Brenner. The triplet state as a probe of dynamics and structure in biological macromolecules. // Photochemistry and Photobiology. V. 50. No. 6. 1989. P. 841 858.

66. W.E. Lee, W.C. Galley. Perturbations to the intersystem crossing of proflavin upon binding to DNA and poly d(A-IU) from triplet-delayed emission spectroscopy. //Biophys. J. V. 54. 1988. P. 627-635.

67. N.E. Geacintov,' J. Waldmeyer, V.A. Kuzmin, T. Kolubayev. Dynamics of the binding of acridine dyes to DNA investigated by triplet excited state probe techniques. // J. Phys. Chem. V.85. No. 24. 1981. P. 3608 3613.

68. N. Kure, T. Sano, S. Harada, T. Yasunaga. Kinetics of the interaction between DNA and acridine orange. // Bull. Chem. Soc. Jpn. V. 61. No. 3. 1988. P. 643-653.

69. A.F. Corin, T.M. Jovin. Proflavin binding to polyd(A-T). and poly[d(A-br5U)]: triplet state and temperature-jump kinetics. // Biochemistry. V. 25. No. 14.1986. P. 3995-4007.

70. B. Berkoff, M. Hogan, J. LeGrande,' R. Austin. Dependence of oxygen quenching of intercalated methylene blue triplet lifetime on DNA base-pair composition Biopolymers. // Biopolymers. V. 25. No. 2. 1986. P. 307 316.

71. Методы исследования быстрых реакций. Под ред. Г.М. Хеммиса. М.: Мир, 1977.-716 с.

72. A.V. Karyakin, V.I. Duzhenkov. Flash spectroscopy, a method for investigating rapid photochemical reactions. // Russ Chem Rev. V.31. No. 12. 1962. P. 721 -730.

73. П.П. Левин, В.А. Кузьмин. Исследование триплетных эксиплексов хинонов с 4-фениланилином методом лазерного фотолиза. // Известия АН СССР. Серия Химическая. 1986. №11. С. 2587 2592.

74. М.А. Шараф, Д.Л. Иллмен, Б.Р. Ковальски. Хемометрика. Л.: Химия, 1989.-272 с.

75. B.C. Baguley, Е.-М. Falkenhang. The interaction of ethidium with synthetic double-stranded polynucleotides at low ionic strength. // Nucleic Acids Res. V.5. 1978. P. 161-171.

76. A.C. Татиколов. Изучение процессов тушения возбужденных состояний ароматических углеводородов и карбоцианиновых красителей нитроксильными радикалами. Канд. дисс., М.: 1978. 124 с.

77. П.Г. Пронкин, А.С. Татиколов, М.Ю. Аниковский, В.А. Кузьмин. Исследование цис-транс равновесия и комплексообразования с ДНК мезозамещенных карбоцианиновых красителей. // Химия высоких энергий. Т.39. № 4. 2005. С. 280 286. ,

78. Н.А. Деревянко, Г.Г. Дядюша, А.А. Ищенко, А.И. Толмачев. Влияние природы растворителя на положение, интенсивность и форму полос поглощения полиметиновых красителей. // Теоретическая и экспериментальная химия. Т. 19. № 2. 1983. С. 169 178.

79. D. Noukakis, M. Van der Auweraer, S. Toppet, F. De Schryver. Photophysics of a thiacarbocyanine dye in organic solvents. // J. Phys. Chem. V. 99.No.31. 1995. P. 11860- 11865.

80. П.Г. Пронкин, A.C. Татиколов, В.Д. Кузьмин. Спектрально-кинетическое исследование взаимодействия 3,3,-диэтил-9-хлортиакарбоцианиа с ДНК. // Химия высоких энергий. Т. 41. № 2. 2007. С. 129-134.

81. D. Chuan, W. Yu-xia, W. Yan-li. Study on the interaction between methylene violet and calf thymus DNA by molecular spectroscopy. // J. Photochem. Photobiol. A: Chem. V. 174. No. 1. 2005. P. 15 22.

82. П.Г. Пронкин, A.C. Татиколов, В.И. Скляренко, B.A. Кузьмин. Фотохимические свойства мезо-замещенных тиакарбоцианиновых красителей в растворах и в комплексах с ДНК. //.Химия высоких энергий. Т. 40. №4. 2006. С. 295-302.

83. Мак-Глинн С., Адзуми Т., Киносита М. Молекулярная спектроскопия триплетного состояния. М.: Мир, 1972. - 448 с.

84. В. Armitage. Photocleavage of nucleic acids. // Chem. Rev. V. 98.1998. P. 1171- 1200.

85. R.P. Hickerson, F. Prat, J.G. Muller, C.S. Foote, C.J. Burrows. Sequence and stacking dependence of 8-oxoguanine oxidation: comparison of one-electron vs singlet oxygen mechanisms. // J. Am. Chem. Soc. V.121. No. 40.1999. P. 9423-9428. ,

86. R.P. Hickerson, C.L. Chepanoske, S.D. Williams, S.S. David, C.J. Burrows. Mechanism-based DNA-protein cross-linking of MutY via oxidation of 8-oxoguanosine. //J. Am. Chem. Soc. V. 121.No. 42. 1999. P. 9901-9902.

87. F. Prat, C.-C. Hou, C.S. Foote. Determination of the quenching rate constants of singlet oxygen by derivatized nucleosides in nonaqueous solution. // J. Am. Chem. Soc. V. 119. No. 21. 1997. P. 5051 -5052.

88. В.В. Брюханов, Г.А. Кецле, JI.B. Левшин, JI.K. Соколова. Влияние сольватации на реакции триплетных молекул красителя с неорганическими анионами. // Журнал прикладной спектроскопии. Т. 36. № 4. 1982. С. 607-609.

89. O.L.J. Gijzeman, F. Kaufman, G. Porter. Quenching of aromatic triplet states in solution by nitric oxide and other free radicals. // J. Chem. Soc. Faraday Trans. II. V. 69. Pt. 5.1973. P. 727 737.

90. Кузьмин B.A., Татиколов A.C., Борисевич Ю.Е. Роль комплексов с переносом заряда при тушении триплетных состояний карбоцианиновых красителей нитроксильными радикалами. //ДАН СССР. Т. 229. 1976. С. 1159 -1162. ,

91. V.A. Kuzfnin, A.S. Tatikolov, Yu.E. Borisevich. Charge transfer complexing in the caurse of triplet state quenching of carbocyanine dyes by nitroxyl radical. // Chem. Phys. Letters. V. 53. No. 1.1978. P 52 55.

92. W.D. Wilson, F.A. Tanious, R.A. Watson, H.J. Barton, A. Strekowska, D.B. Harden, L. Strekowski. Interaction of unfused tricyclic aromatic cations with DNA: a new class of intercalators. // Biochemistry. V. 28. No. 5. 1989. P. 1984-1992.

93. D. Sah, J.B. Chaires. Criteria for the mode of binding of DNA binding agents. //Bioorganic and Medical Chemistry. V. 3. No. 6. 1995. P. 723 -728.

94. C.V. Kumar, E.H. Asuncion. DNA binding studies and site selective fluorescence sensitization of an anthryl probe. // J. Am. Chem. Soc. V. 115. No. 19.1993. P. 8547-8553.

95. J.R. Lakowicz. Principles of Fluorescence Spectroscopy. New York: Plenum Press, 1983. - 496 p.

96. K.F. Wong, B. Bagchi, P.J. Rossky. Distance and orientation dependence of excitation transfer rates in conjugated systems: beyond the Forster theory. // J. Phys. Chem. A, V. 108, No. 27. 2004. P. 5752 5763.