Анотація до роботи:

Євстігнєєв В.П. Багатокомпонентні взаємодії ароматичних біологічно активних речовин і ДНК у водному розчині. – Рукопис.

Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 03.00.02 – біофізика. – Харківський національний університет ім.В.Н.Каразіна, м. Харків, 2009.

Методом ¹H ЯМР досліджено двокомпонентні взаємодії з нестандартною стехіометрією гетерокомплексів, включаючи біс-інтеркалятори. Запропоновано двосайтову модель гетероасоціації. Запропоновано новий підхід для аналізу багатокомпонентних розчинів ароматичних БАС з урахуванням всіх можливих міжмолекулярних взаємодій компонент суміші. В системах Вітамін-Кофеїн-Нікотинамід і Антибіотик-Вітамін-Кофеїн продемонстровано потенційну можливість регулювання біологічної активності.

Проведено теоретичний аналіз інтерцепторно-протекторної дії в трикомпонентних сумішах ароматичних БАС і ДНК. Сформульовано рекомендації для використання результатів теоретичного аналізу в різних умовах експерименту, а також розроблено схему кількісної оцінки відносного біологічного ефекту в комбінаціях ароматичних БАС.

У роботі вперше проведено узагальнений розгляд багатокомпонентних взаємодій за участю різних типів ароматичний БАС і ДНК, зокрема, двокомпонентні взаємодії БАС з нестандартною стехіометрією комплексоутворення (моно- і біс-інтеркалятори ДНК), багатокомпонентні взаємодії ароматичних БАС і трикомпонентні системи X-Y-ДНК. Результати роботи створюють методичну основу для аналізу взаємодій різних груп ароматичних лікарських сполук і оцінки біологічних ефектів при їх сумісному використанні. Основні результати можуть бути сформульовані таким чином:

З використанням даних ¹H-ЯМР спектроскопії вперше розглянуто нестандартну двосайтову взаємодію ароматичних БАС на прикладі гетероасоціації в двокомпонентній системі Вітамін-Антибіотик. На підставі розробленої двосайтової моделі і даних ЯМР експерименту отримані структурні і термодинамічні параметри взаємодії вітамінів NMD з антибіотиками DAU, NOV, AMD і вітаміну FMN з антибіотиком TPT. Встановлено, що взаємодія однокільцевого вітаміну NMD з трьох- і чотирьохкільцевими антибіотиками DAU/NOV/AMD відбувається відповідно до односайтової посадки NMD на антибіотик. В той же час зв'язування вітаміну FMN з антибіотиком TPT протікає за типом двосайтового зв'язування.

1. На підставі даних ¹H-ЯМР спектроскопії досліджено самоасоціацію біс-інтеркалятору акридінового гомодимера і його гетероасоціацію з бромистим этидієм. Отримано термодинамічні параметри реакцій комплексоутворення. Показано, що самоасоціація AcrH протікає за схемою утворення димерів (F2) і тримерів (F3), які сформовано з двох і трьох взаємоінтеркальованих молекул AcrH, відповідно. Звязування EB відбувається в F2 форму AcrH з відносно високою спорідненістю, що свідчить про можливість використання біс-інтеркаляторів як інтерцепторів біологічно важливих молекул.

2. На основі існуючої раніше моделі двокомпонентних взаємодій, запропоновано модель і відповідний обчислювальний алгоритм для аналізу багатокомпонентного розчину ароматичних БАС, що містять N різних взаємодіючих компонент (N-STOCH). Отриманий аналітичний вираз встановлює взаємозв'язок спостережуваного в спектроскопічному експерименті (ЯМР, УФ-/видима спектроскопія) параметра з параметрами молекулярної рівноваги в розчині. На підставі даних ¹H-ЯМР спектроскопії і моделі багатокомпонентної гетероасоціації N-STOCH вперше показано, що в суміші Нікотинамід-Кофеїн існує потенційна можливість підвищення розчинності малорозчинного вітаміну B₂. На прикладі системи Антибіотик-Вітамін-Кофеїн продемонстровано потенційну можливість регуляції біологічної активності антибіотика у присутності вітаміну шляхом додавання в суміш кофеїну.

3. Отримано аналітичні вирази для розрахунку співвідношення протекторно/інтерцепторної дії (R_D) і долі витисненого з ДНК Ліганду при додаванні Інтерцептору (A_D) при різних обмеженнях на концентрації компонент в трикомпонентних системах Ліганд-Інтерцептор-ДНК.

4. Сформульовано рекомендації для практичного використання результатів теоретичного аналізу чинників R_D і A_D, а також спосіб перерахунку чинника A_D в експериментально вимірюваний відносний біологічний відгук в клітинній системі, що містить базовий ароматичний ліганд і інтерцептор.

5. Для різних типів антибіотиків і мутагенів, які зв'язуються з ДНК, розраховано оціночні значення порогових концентрацій молекул-інтерцепторів, при яких слід чекати біологічний ефект від сумісної дії інтерцепторного і протекторного механізмів. Для двох біологічно важливих інтерцепторів – кофеїну і вітаміну B₂ – результати розрахунків підтверджуються відомими in vitro даними.

Публікації автора:

1. Евстигнеев В.П. ¹H ЯМР исследование самоассоциации акридинового гомодимера в водном растворе / В.П. Евстигнеев, А.Г. Рыбаков, С.Ф. Барановский // Вестник СевГТУ (физика и математика). – 2005. – Т. 70. – С. 82 – 87.

2. Евстигнеев М.П. Стохастическая модель для ЯМР анализа многокомпонентных растворов биологически активных ароматических молекул /М.П. Евстигнеев, В.П. Евстигнеев, М.В. Шокуров // Биофиз.вестник Харьк.ун-та. – 2005. – Вып. 2 (16), № 716. – С. 10 – 14.

3. Evstigneev M.P. NMR investigation of the effect of caffeine on the hetero-association of an anticancer drug with a vitamin / M.P. Evstigneev, V.P. Evstigneev, D.B. Davies // Chem. Phys. Lett. – 2006. – V. 432. – P. 248 – 251.

4. Розвадовская А.О. Взаимодействие ароматических антибиотиков и витаминов: ¹H ЯМР анализ гетероассоциации никотинамида с антрациклиновыми антиопухолевыми антибиотиками /А.О. Розвадовская, В.П. Евстигнеев, Д.Б. Дэвис [и др.] // Биофизика. – 2006. – Т. 51, № 2. – С. 214 – 224.

5. Evstigneev M.P. ¹H NMR determination of the self-association of an acridine homodimer and its complexation with ethidium bromide in aqueous solution /M.P. Evstigneev, V.P. Evstigneev, D.B. Davies// J. Mol. Str. – 2006. – Vol. 784. – P. 162 – 168.

6. Evstigneev M.P. Effect of a mixture of caffeine and nicotinamide on the solubility of vitamin (B₂) in aqueous solution /M.P. Evstigneev, V.P. Evstigneev, A.A. Hernandez Santiago [et al.] // Eur. J. Pharm. Sci. – 2006. –Vol. 28. – P. 59 – 66.

7. Евстигнеев В.П. Взаимодействие антиопухолевого антибиотика актиномицина с витамином никотинамидом: 1Н ЯМР анализ /В.П. Евстигнеев, А.О. Лантушенко, А.О. Розвадовская// Вестник СевГТУ – 2007. – Т.85. – С. 48 – 53.

8. Evstigneev M.P. A method for analysis of multicomponent systems of interacting aromatic molecules in solution / M.P. Evstigneev, V.P. Evstigneev, D.B. Davies // J. Chem. Phys. – 2007. –V. 127. – P. 15154 – 15160.

9. Evstigneev M.P. Quantitation of the molecular mechanisms of biological synergism in a mixture of DNA-acting aromatic drugs / M.P. Evstigneev, A.O. Lantushenko, V.P. Evstigneev [et al.] // Biophys.Chem. – 2008. – V. 132.– P. 148 – 158.

10. Евстигнеев М.П. Проблема моделирования процессов ассоциации ароматических молекул в водном растворе /М.П. Евстигнеев, В.П. Евстигнеев // Молодые ученые Крыма в решении актуальных вопросов современности: 1-ая межвуз. науч.-практич. конф., 14-17 окт. 2002г.: тезисы докл. – Севастополь, 2002. – С. 8.

11. Evstigneev V.P. Theoretical analysis of two-component equilibrium of aromatic molecules in solution based on NMR data / V.P. Evstigneev, S.F. Baranovsky, D.B. Davies [et al.] // Spectroscopy of Molecules and Crystals : XVII International School-Seminar, 20-26 Sept. 2005.: books of abstracts. – Beregove(Ukraine)., 2005. – P. 35.

12. Евстигнеев В.П. Исследование взаимодействия никотинамида и ароматических антрациклиновых антибиотиков методом 1H ЯМР спектроскопии /В.П. Евстигнеев, А.О. Розвадовская, М.П. Евстигнеев // Радиофизика и СВЧ электроника: V Харьк. конф. молод. ученых (секц.биофизики), 14-16 дек. 2005 г.: тезисы докл. – Х., 2005. – С. 56 – 57.

13. Гонтарь Ю.С. Влияние смеси кофеина и никотинамида на растворимость витамина (B₂) в водной среде / Ю.С. Гонтарь, В.П. Евстигнеев // Физика. Биофизика - 2006 : Материалы 2-й Всеукр. науч.-технич. конф., 17-22 апр. 2006 г. : тезисы докл. – Севастополь, 2006. – С. 108 – 109.

14. Evstigneev M.P. Equilibrium interaction of acridine homodimer in aqueous solution /M.P. Evstigneev, A.A. Hernandez Santiago, V.P. Evstigneev // III International conference on Hydrogen bonding and molecular interactions: 15-21 May 2006 : book of abstracts.– K., 2006. – P.106.

15. Розвадовская А.О. Анализ взаимодействия антиопухолевого антибиотика топотекана с ароматическим витамином/ А.О. Розвадовская, Ю.В. Мухина, В.П. Евстигнеев [и др.] // УБФО-2006: IIV съезд Украинского биофизического общества, 19–21 дек. 2006 г.: тезисы докл. – Донецк, 2006. – С. 132 – 133.

16. Евстигнеев В.П. Регуляция медико-биологической активности в смеси ароматических преператов / В.П. Евстигнеев, Д.Б. Дэвис, М.П. Евстигнеев //Актуальные проблемы биофизической медицины: материалы V межд. симпозиума, 17-19 мая 2007г.: тезисы докл.– К., 2007.– С. 69.

17. Evstigneev V.P. Analysis of multi-component equilibria of aromatic molecules / V.P. Evstigneev, A.O. Rozvadovska, D.B. Davies [et al.] // Spectroscopy of Molecules and Crystals: XVIII International School-Seminar, 20-27 Sept. 2007: book of abstracts. – Beregove (Ukraine), 2007. – P. 234.

18. Евстигнеев В.П. Теоретическое исследование факторов Rd и Ad при равных концентрациях лиганда и ДНК / В.П. Евстигнеев // Физика. Биофизика - 2007: материалы 3-й Всеукр. науч.-технич. конф., 23-28 апр. 2007 г. : тезисы докл. – Севастополь, 2007. – С. 118 – 119.

19. Евстигнеев В.П. Многокомпонентные взаимодействия ароматических биологически активных соединений и ДНК в водном растворе /В.П. Евстигнеев // Актуальные вопросы теоретической и прикладной биофизики, физики и химии “БФФХ - 2008” : IV всеукр. научн.-техн. конф., 21-26 апр. 2008 г. : тезисы докл. – Севастополь, 2008. – С. 169 – 170.