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Clase: Tese
Título : Investigação das interações da molécula de DNA com elementos terras-raras
Autor(es): Batista, Josiane Aparecida Duarte
Orientador: Bell, Maria José Valenzuela
Miembros Examinadores: Rocha, Márcio Santos
Miembros Examinadores: Lima, Carlos Henrique Moreira
Miembros Examinadores: Brandão, Mariana da Costa Novo Pimenta
Miembros Examinadores: Silva, Eduardo Ferreira da
Miembros Examinadores: Anjos, Virgílio de Carvalho dos
Resumo: Os óxidos de Európio (Eu2O3), Érbio (Er2O3), Itérbio (Yb2O3) e Neodímio (Nd2O3) foram usados para avaliar a afinidade destes elementos de terras raras na interação com moléculas de DNA de fita dupla. Para realizar o estudo, utilizamos espectroscopia de força de molécula única com pinças ópticas e ensaios de eletroforese em gel. Os ensaios de espectroscopia de força mostram que todas as quatro terras raras estudadas apresentaram uma forte interação com o DNA de fita dupla. A interação entre o Eu2O3 e a molécula de DNA é independente da força iônica usada no ambiente circundante. O Eu2O3 tende a se ligar de forma cooperativa, formando aglomerados de moléculas (∼ 3) e apresenta uma alta constante de ligação de associação de equilíbrio da ordem de 105 M− 1 . Além disso, a eletroforese em gel confirma o caráter eletrostático fraco da interação e mostra explicitamente que o Eu2O3 não interfere na intercalação na dupla hélice. O Er2O3 apresenta uma forte interação com o DNA de fita dupla, condensando-o fortemente para concentrações acima de 0,04 µM, levando a uma redução de mais de 50% do seu comprimento de contorno. Observamos também que essa condensação é reversível, pois para experimentos de altas forças em uma concentração de 0,1 µM do óxido podemos atingir novamente o comprimento do contorno original do DNA. A capacidade de compactação da estrutura da molécula de DNA apresentada pelo Er2O3 torna-o promissor para a aplicabilidade na terapia gênica, por exemplo. Vimos que o Er2O3, o Yb2O3 e o Nd2O3 impedem a desnaturação induzida por força na cadeia da dupla hélice. Além de possuírem alta afinidade com a molécula, pois possuem uma constante de ligação de associação de equilíbrio da ordem de 106 M-1 a 107 M-1 . Para o Yb2O3 e o Nd2O3, observamos que além de alta afinidade, eles são também cooperativos, indicando que quando se ligam à molécula de DNA, colaboram com a próxima ligação que acontecerá, formando aglomerados de moléculas semelhantes ao Eu2O3. A cooperatividade é medida pelo expoente de Hill, que é obtido através do comprimento de persistência em função da concentração dos metais estudados separadamente. Tais resultados demonstram o potencial das terras raras para interagir com ácidos nucléicos e sugerem fortemente que esses elementos de terras raras possam ser considerados para o projeto de novos fármacos anticancerígenos à base de metais.
Resumen : The oxides of Europium (Eu2O3), Erbium (Er2O3), Ytterbium (Yb2O3) and Neodymium (Nd2O3) were used to evaluate the affinity of these rare earth elements in the interaction with double stranded DNA molecules. To perform the study, we used single-molecule force spectroscopy with optical tweezers and gel electrophoresis assays. Force spectroscopy assays show that all four rare earths studied showed a strong interaction with double-stranded DNA. The interaction between Eu2O3 and the DNA molecule is independent of the ionic strength used in the surrounding environment Eu2O3 tends to bind cooperatively, forming clusters of molecules (∼ 3) and exhibits a high equilibrium association binding constant of the order of 105 M−1 . Furthermore, gel electrophoresis confirms the weak electrostatic character of the interaction and explicitly shows that Eu2O3 does not interfere with drug intercalation in the double helix. Er2O3 has a strong interaction with double-stranded DNA, strongly condensing it for concentrations above 0.04 µM, leading to a 50% reduction in its contour length in a concentration of 0.1 µM of the oxide. Er2O3's ability to compact the structure of the DNA molecule makes it promising for applicability in gene therapy, for example. We have seen that Er2O3, Yb2O3 and Nd2O3 prevent the force indiced melting of the double helix chain, in addition to having high affinity with the molecule, as they have an equilibrium association binding constant of the order of 106 M-1 to 107 M-1 . For Yb2O3 and Nd2O3, we observed that in addition to high affinity, they are also cooperative, indicating that when they bind to the DNA molecule, they collaborate with the next binding that will happen, forming clusters of molecules similar to Eu2O3. The cooperativity is measured by the Hill coefficient, which is obtained through the persistence length as a function of the concentration of the metals studied separately. Such results demonstrate the potential of rare earths to interact with nucleic acids and strongly suggest that these rare earth elements can be considered for the design of new metal-based anticancer drugs.
Palabras clave : Európio
Érbio
Itérbio
Neodímio
DNA
Espectroscopia de força de molécula única
Pinças ópticas
Eletroforese
Ligação cooperativa
Europium
Erbium
Ytterbium
Neodymium
Single molecule force spectroscopy
Optical tweezers
Electrophoresis
Cooperative binding
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: por
País: Brasil
Editorial : Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Sigla de la Instituición: UFJF
Departamento: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Programa: Programa de Pós-graduação em Física
Clase de Acesso: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Licenças Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI : https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/16238
Fecha de publicación : 5-sep-2023
Aparece en las colecciones: Doutorado em Física (Teses)



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