Estudio cinético de reacciones de interés biológico con moléculas del ADN

Abstract

[ES]Se han estudiado cinéticamente algunas reacciones de alquilación con moléculas modelo del ADN. Por su reactividad frente a centros nucleófilos presentes en medios biológicos, se ha investigado la capacidad alquilante de los siguientes epóxidos alifáticos y aromáticos: óxidos de propileno y butileno, cis- y trans-2,3-epoxibutanos, óxido de estireno y óxidos de p-cloroestireno, p-bromoestireno y p-nitroestireno. Se ha empleado como modelo la molécula 4-(p-nitrobencil)piridina, de nucleofilia semejante a la de la posición N7 de la guanosina. Junto al estudio de los mecanismos de las reacciones estudiadas y de la influencia sobre los mismos de sustituyentes en el anillo oxiránico, se han investigado cinéticamente las reacciones concurrentes que condicionan esos mecanismos y se han tratado de establecer correlaciones reactividad química-actividad biológica. Se ha llegado a las siguientes conclusiones: i) Todos los epóxidos estudiados muestran actividad alquilante sobre la NBP. ii) Para entender la capacidad alquilante de los epóxidos es necesario tener en cuenta las posibles reacciones concurrentes: a) alquilación propiamente dicha de la NBP. Con los epóxidos alifáticos tiene lugar en el carbono menos sustituido del anillo oxiránico a través de un mecanismo SN2 formando un aducto inestable, que se hidroliza. Con los epóxidos aromáticos transcurre además en el carbono más sustituido a través de un mecanismo SN2' formando un aducto estable; b) hidrólisis de los aductos inestables NBP-epóxido; c) hidrólisis de los epóxidos. El olvido de algunas de estas reacciones ha sido causa de frecuentes conclusiones erróneas detectadas en la bibliografía. iii) El estudio de la reactividad de los epóxidos como agentes alquilantes requiere evaluar el coeficiente de absorción molar de cada uno de los aductos formados. La asunción de algunas aproximaciones que soslayan estas medidas, encontradas en la bibliografía, puede conducir a conclusiones erróneas. iv) La secuencia de reactividad para la alquilación de NBP por los epóxidos es la misma que las de hidrólisis de los mismos y de los aductos inestables formados: óxidos de estireno > epóxidos lineales monosustituidos> epóxidos lineales disustituidos. v) Existe correlación entre mutagenia in vitro y reactividad química de los oxiranos del mismo tipo.

La alquilación de la posición N7 de la guanosina facilita la adopción del ADN de la conformación Z que puede conducir a mutagénesis y carcinogénesis. Se han dado los primeros pasos en el estudio del cambio conformacional B-Z del ADN mediado por distintos promotores: dos cationes metálicos divalentes, Ni(II) y Zn(II) y el etanol, disolvente deshidratante del ADN. Como las secuencias repetitivas de pares de bases facilitan el cambio conformacional del ADN se ha empleado como modelo el polinucleótido, poli(dGdC)poli(dGdC). El estudio cinético del cambio conformacional ha conducido a las siguientes conclusiones: i) La tendencia encontrada para la eficiencia en la inducción del cambio conformacional B-Z por los agentes promotores individualmente, Zn (II) > EtOH > Ni (II), sugiere que en el proceso de transferencia del catión desde el agua a la superficie hidrófoba del ADN se encuentra implicado un proceso de deshidratación. ii) La mezcla etanol/ion metálico induce la transición de B-Z más eficazmente que cada promotor (EtOH o ion metálico) por separado. El efecto sinérgico se debe al hecho de que los promotores por separado inducen la transición B¿Z del poli(dGdC)poli(dGdC), mientras que la mezcla (EtOH/ion metálico) produce una forma agregada de las familias de las Z. iii) El cambio conformacional del ADN promovido por Ni(II) y Zn(II) ha puesto de manifiesto que la transición del poli(dGdC) de la forma B, dextrógira, a la Z, levógira o a la forma agregada Z* depende de la temperatura que actúa como factor selectivo. iv) Los valores de las constantes observadas para el cambio conformacional Z-B, mayores que las asociadas al cambio B-Z, revelan que el cambio conformacional inverso, Z-B, está más facilitado que el directo, B-Z.

CONTENIDOS: 1. Introducción. 2. Estudio cinético de reacciones de alquilación de moléculas modelo del ADN por epóxidos. 2.1. Informe bibliográfico. 2.2. Estudio cinético de la alquilación de moléculas modelo del ADN por epóxidos lineales. 2.3. Estudio cinético de la alquilación de moléculas modelo del ADN por óxidos de estireno. 2.4. Estudio comparativo de los epóxidos lineales y aromáticos. 3. Otros estudios cinéticos mediante moléculas modelo: Estudio cinético del cambio conformacional del ADN.

[EN]Some were kinetically studied alkylation reactions with DNA model molecules . By its reactivity with nucleophilic centers present in biological media , we investigated the capability of the following alkylating aliphatic and aromatic epoxides : propylene and butylene oxides , cis - and trans -2 ,3- epoxybutanes , styrene oxide and oxides of p - chlorostyrene , p - bromostyrene and p - nitrostyrene . Has been used as model molecule 4 - (p - nitrobenzyl) pyridine , similarly to the N7 position of guanosine nucleophilicity . Along with the study of the mechanisms of the reactions studied and the influence of these substituents on the oxirane ring have been investigated kinetically competing reactions that characterize these mechanisms and have tried to correlate chemical reactivity , biological activity . It has come to the following conclusions : i ) All epoxides studied show on NBP alkylating activity . ii ) To understand the ability of alkylating epoxides is necessary to consider the possible competing reactions : a) said alkylation of NBP itself . With aliphatic epoxides occurs in the least substituted carbon of the oxirane ring through a SN2 mechanism forming a stable adduct , which is hydrolyzed . Aromatic epoxides with further proceeds in the carbon substituted by a SN2 mechanism ' by forming a stable adduct , b) hydrolysis of the unstable epoxide adducts NBP c) hydrolysis of epoxides . Forgetting some of these reactions has caused frequent erroneous conclusions identified in the literature. iii ) The study of the reactivity of epoxides as alkylating agents requires evaluating the molar ratio of each of the adducts formed absorption . The assumption of some approaches that bypass these measures found in the literature can be misleading . iv ) The sequence of reactivity for alkylation of NBP by epoxies is the same as the hydrolysis thereof, and adducts formed from the unstable oxides of styrene > linear epoxides monosubstituted > disubstituted epoxides linear . v ) There is a correlation between in vitro mutagenesis and chemical reactivity of the oxirane of the same type .

Alkylation of the N7 position of guanosine DNA facilitates adoption of the Z conformation may lead to mutagenesis and carcinogenesis. We have taken the first steps in the study of BZ DNA conformational change mediated by different promoters : two divalent metal cations , Ni ( II ) and Zn ( II ) and ethanol, dehydrating solvent DNA . As repetitive sequences facilitate bp DNA conformational change has been used as a model polynucleotide, poly ( dGdC ) poly ( dGdC ) . The kinetic study of the conformational change has led to the following conclusions: i) The trend found for the efficient induction of conformational change promoting agents BZ for singly , Zn ( II ) > EtOH > Ni ( II ) , suggesting that the process of transfer of the cation from the water to the hydrophobic surface of DNA is involved a drying process . ii) ethanol / metal ion mixture BZ transition induced more effectively than each promoter ( EtOH or metal ion ) separately . The synergistic effect is due to the fact that separate promoters induce the transition B Z ? Poly ( dGdC ) poly ( dGdC ) while mixing ( EtOH / metal ion ) produces an aggregated form of the families of the Z. iii) DNA conformational change promoted by Ni ( II ) and Zn ( II ) has shown that the transition of the poly ( dGdC ) of form B , clockwise , to Z, or levorotatory form aggregate depends Z * the temperature acts as a selective factor . iv ) The values ​​of the constants observed for the conformational change ZB , greater than those associated with the change BZ , reveal that the reverse conformational change , ZB , is more facilitated than direct , BZ .

CONTENTS: 1. Introduction . Two . Kinetic study of alkylation of DNA molecules by epoxides model . 2.1. Bibliographic report. 2.2 . Kinetic study of the alkylation of DNA molecules by linear model epoxides . 2.3 . Kinetic study of the alkylation of DNA molecules by model styrene oxides . 2.4 . Comparative study of linear and aromatic epoxides. Three . Other kinetic studies using model molecules : Kinetic study of DNA conformational change.