Синтез новых аффинных фотореагентов на основе аналогов ТТР для исследования белково-нуклеиновых взаимодействий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.10, кандидат химических наук Колпащиков, Дмитрий Михайлович

• Колпащиков, Дмитрий Михайлович
• кандидат химических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат химических наук Колпащиков, Дмитрий Михайлович

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ФОТОАФФИННАЯ МОДИФИКАЦИЯ КАК ПОДХОД К ИЗУЧЕНИЮ СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИЙ БИОПОЛИМЕРОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. ФОТОАФФИННАЯ МОДИФИКАЦИЯ. ЕЕ МЕСТО В РЯДУ ДРУГИХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ БИОПОЛИМЕРОВ. ЦЕЛИ НАСТОЯЩЕГО ОБЗОРА

1.2. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ФОТОАФФИННЫХ РЕАГЕНТОВ. НЕКОТОРЫЕ ПРИМЕРЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

1.2.1. "Прямые фотосшивки"

1.2.2. Реагенты, содержащие 4-тиоурацш

1.2.3. Нуклеиновые кислоты, содержащие 5-бромурацш

1.2.4. Фотореагенты на основе З-трифторметил-З-аршдиазиринов

1.2.5. Реагенты на основе арилазидов

1.3. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МЕТОДА

1.3.1. Флеш фотолиз как метод регистрации перестройки конформаций биополимеров

1.3.2. Введение фотореакционноспособных групп в белки

1.3.3. Методы высокоселективного аффинного мечения

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. МАТЕРИАЛЫ

2.2. МЕТОДЫ

2.3. СИНТЕЗ АРИЛАЗИДОВ НА ОСНОВЕ 3-ХЛОР-4-АЗИДО-2,5-ДИФТОРПИРИДИНА

2.4. СИНТЕЗ АНАЛОГОВ ТТР, ЗАМЕЩЕННЫХ ПО 5-ОМУ ПОЛОЖЕНИЮ УРИДИНА

2.5. ФОТОЛИЗ ФОТОРЕАГЕНТОВ

2.6 ИССЛЕДОВАНИЕ СУБСТРАТНЫХ СВОЙСТВ АНАЛОГОВ ТТР

2.6.1. Синтез ДНК, катализируемый ДНК-полимеразой из Ткегтш ЖгторЬИт

2.6.2. Проверка субстратных свойств ЫАВ-п-сШТР для ДНК-полимеразы [5 крысы

2.6.3. Измерение констант Михаэлиса для аналогов ТТР

2.7. ФОТОАФФИННАЯ МОДИФИКАЦИЯ ДНК-ПОЛИМЕРАЗ

2.7.1. Фотоаффинная модификация ДНК- полимеразы из ТЪегтш 17пеггпоркИи8

2.7.2. Фотоаффинная модификация ДНК-полимеразы ¡3 крысы

2.8. ФОТОАФФИННАЯ МОДИФИКАЦИЯ РЕПЛИКАТИВНОГО БЕЛКА А ЧЕЛОВЕКА

2.9. СЕНСИБИЛИЗИРОВАННАЯ ФОТОМОДИФИКАЦИЯ ДНК-ПОЛИМЕРАЗ

ГЛАВА 3. СИНТЕЗ АФФИННЫХ ФОТОРЕАГЕНТОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ДНК-ПОЛИМЕР A3 И РЕПЛИКАТИВНОГО БЕЛКА А ЧЕЛОВЕКА (РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ)

3.1. СИНТЕЗ АНАЛОГОВ ТТР С ВАРИАБИЛЬНОЙ ДЛИНОЙ ЛИНКЕРА МЕЖДУ ОСНОВАНИЕМ И ФОТОАКТИВНОЙ ГРУППОЙ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СТРУКТУРЫ БЕЛОК-НУКЛЕИНОВЫХ КОМПЛЕКСОВ

3.1.1. Синтез аналогов ТТР, содержащих 2-нитро-5-азидобензоипъный остаток, соединенный с 5-ым положением урацила линкерами различной длины (NAB-n-dUTP)

3.1.2. Исследование субстратных свойств NAB-n-dUTP для эукариотической ДНК-полимеразы ¡3

3.1.3. Фотоаффинная модификация ДНК-полимеразы fiuRPA

3.1.4. Использование аналогов ТТР для идентификации двух конформаций RPA

3.2. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОДИФИКАЦИИ ПУТЕМ ВАРЬИРОВАНИЯ ПРИРОДЫ АРИЛАЗИДОГРУППЫ

3.2.1. Получение арилазидов на основе 3-хлор-2,4,5,6-тетрафторпиридина

3.2.2. Получение аналогов ТТР, содержащих в качестве реакционноспособных групп З-хлор-4-азидо-2,5-дифторпиридин-б-ил (FAP-7-dUTP, FAP-8-dUTP) и 4-азидо-2,3,5,б-тетрафтор-бензоил (FAB-4-dUTP). Исследование их фотохимических и субстратных свойств

3.2.3. Фотоаффинная модификация ДНК-полимеразы из Thermus thermophilics с использованием FAP-7-dUTP и FAP-8-dUTP

3.3. ПРИМЕНЕНИЕ БИНАРНОЙ СИСТЕМЫ ФОТОАФФИННЫХ РЕАГЕНТОВ ДЛЯ ВЫСОКОСЕЛЕКТИВНОЙ МОДИФИКАЦИИ ДНК-ПОЛИМЕРАЗ

3.3.1. Принципиальная схема фотосенсибилизированной модификации ДНК-полимераз

3.3.2. Синтез аналога ТТР, содержащего остаток пирена и его субстратные свойства для ДНК-полимеразы ¡3 крысы

3.3.3. Фотосенсибилизированная модификация ДНК-полимераз

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

БЛАГОДАРНОСТИ

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ТСХ - тонкослойная хроматография

УФ-спектр - ультрафиолетовый спектр поглощения

ЯМР - ядерный магнитный резонанс

РСА -рентгеноструктурный анализ

УФ-свет - ультрафиолетовый свет

ПАГ(Э) - полиакриламидный гель (электрофорез)

ИКК - интеркомбинационная конверсия

НК - нуклеиновая кислота

ДЦК - N,N'-дициклогексилкарбодиимид

SucONAB - N-гидроксисукцинимидный эфир 2-нитро-5-азидобензойной кислоты

ТЭАБ - триэтиламмонийбикарбонат

ТЭА - триэтиламин

DMF - диметилформамид

dUTP - дезоксиуридин-5'-трифосфат

(d)NTP - (дезокси)нуклеозид-5'-трифосфат

ТТР - тимидин-5'-трифосфат

s4U - 4-тиоурацил

BrU - 5-бромурацил

TMP - тимидин-5'-монофосфат

Tte ДНК-полимераза - ДНК-полимераза из экстремально термофильной бактерии Thermus

thermophilus В -

пол ß - ДНК-полимераза ß крысы

ДНК ПК - ДНК-зависимая протеинкиназа

RPA - репликативный белок А человека

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез новых аффинных фотореагентов на основе аналогов ТТР для исследования белково-нуклеиновых взаимодействий»

ВВЕДЕНИЕ

Изучение деталей функционирования белок-нуклеиновых комплексов в составе надмолекулярных структур является важнейшей фундаментальной задачей современной молекулярной биологии. Основными методами исследования таких структур являются методы рентгеноструктурного анализа, сайт-направленного мутагенеза и аффинной модификации.

Фотоаффинное мечение белков - удобная и широко применяемая разновидность метода аффинной модификации. Преимущество этого подхода состоит в том, что фотореагенты до облучения светом являются инертными и их фотоприсоединение можно осуществить после формирования правильного комплекса фермент-субстрат (белок-лиганд). Это упрощает в большинстве случаев интерпретацию полученных данных. В связи со сложностью биологических объектов и широким распространением метода фотоаффинного мечения актуальным становится выбор наиболее удобных фотореакционноспособных групп. В практике аффинной модификации широко используются прямые фотосшивки ДНК-белок, а также фотореагенты на основе 4-тиоурацила, 5-бромурацила, реагенты на основе арилазидов и фотореагенты, генерирующие карбены [1, 2]. Преимуществами фотореагентов, содержащих в качестве реакционноспособной группы арилазиды, являются возможность вариации типа арилазидогруппы, а также длины линкера, соединяющего эту группу с аффинной частью реагента [3], и, как следствие этого, возможность вариации эффективности и селективности модификации биополимеров.

Ранее были получены аналоги сШТР, содержащие фотореакционноспособные арилазидогруппы [4, 5]. Производные пиримидиновых нуклеозид-5'-трифосфатов, содсржзгцис объемные ароматические заместители по гетероциклическому основанию, являются эффективными субстратами всех исследованных ДНК-полимераз. Это свойство было использовано для синтеза праймеров, содержащих на З'-конце

фотореакционноспособную группу, с целью последующего их применения для аффинной модификации ДНК-полимераз [5-8], ДНК-матриц в комплексе с ДНК-полимеразами [7, 9] а также факторов репликации [10]. Разработанный подход был использован для идентификации компонентов репликативного комплекса в ядерном экстракте Ркузагит ро1усерка1ит [11]. Фотохимические характеристики аналогов позволяют проводить УФ-облучение в области, далекой от фотоинактивации белков и нуклеиновых кислот (длина волны света выше 300 нм), однако эффективность модификации белков такими реагентами, как правило, не превышает 10% от общего количества белка [7]. Ранее было отмечено, что вариация типа арилазидогруппы влияет на эффективность фотоаффинной модификации ДНК-мишени [12]. Было бы интересно сравнить эффективность модификации белков фотореагентами, содержащими различные арилазидогруппы, и попытаться повысить эффективность модификации белков, изменяя тип арилазидогруппы.

Использование ряда реагентов, содержащих реакционноспособную группу, связанную линкерами разной длины с гетероциклическим основанием, позволяет получать информацию о строении белок-нуклеиновых комплексов [13]. Используя ряд подобных биоконъюгатов, можно исследовать удаленность того или иного компонента белок-нуклеинового комплекса от аффинной части такого биоконъюгата. Поэтому важным является создание ряда аналогов сЮТР, содержащих реакционноспособную группу, присоединенную к гетероциклическому основанию линкерами разной длины.

Одним из подходов, увеличивающих эффективность модификации биополимеров, является применение бинарной системы фотоаффинных реагентов [14-18]. Ранее такой подход был применен для фотомодификации ДНК-мишени бинарной системой олигонуклеотидных реагентов, комплементарных соседним участкам мишени. Один из олигонуклеотидов содержал фотореагент, второй - фотосенсибилизатор. При облучении светом в специально подобранных условиях энергия изначально поглощается

сенсибилизатором и затем передается на реагент, который в возбужденном состоянии модифицирует ДНК-мишень. Используя такой подход, можно практически количественно модифицировать ДНК-мишень [18].

По нашему мнению, такой подход может быть применен также и для обеспечения селективности модификации биополимеров. При таком способе модификации ковалентное присоединение реагента к мишени будет происходить только в тройном комплексе реагент-мишень-фотосенсибилизатор, и, следовательно, вероятность модификации случайной мишени из раствора резко уменьшается; кроме того, биополимеры, способные связывать только реагент, но не фотосенсибилизатор, не должны модифицироваться в данных условиях.

Целью данной работы явилось создание реагентов на основе аналогов ТТР для изучения белок-нуклеиновых взаимодействий методом фотоаффинной модификации белков. Предполагалось создание (1) ряда реагентов, содержащих 2-нитро-5-азидобензоильную группу, связанную линкерами разной длины с аффинной частью реагента; (11) реагентов с новым типом арилазидогруппы, на основе З-хлор-2,4,5,6-тетрафторпиридина; (ш) бинарной системы фотоаффинных реагентов для высокоселективной модификации ДНК-полимераз. В качестве объектов для апробации этих инструментов нами выбраны белки, отвечающие за метаболизм ДНК в клетке, -ДНК-полимераза из Ткегтш МегторкИш, эукариотические ДНК-полимераза (3, ДНК-полимераза а-праймаза и репликативный белок А человека.

Заключение диссертации по теме «Биоорганическая химия», Колпащиков, Дмитрий Михайлович

выводы

1. С использованием аналогов ТТР, содержащих 2-нитро-5-азидобензоильную группу, связанную с 5-ым положением остатка урацила линкерами разной длины (2, 4, 7-13 атомов в цепи) ферментативно получен ряд олигонуклеотидов-праймеров, несущих единственную фотореакционноспособную группу на 3'-конце. На примере модификации ДНК-полимеразы (3 крысы и репликативного белка А человека показано, что такой ряд фотореакционноспособных праймеров может быть использован для изучения взаимодействия белков репликации и репарации с ДНК.

2. Синтезированы Ы-(3-хлор-4-азидо-2,5-дифторпиридин-6-ил)-Р-аланин (Ха) и N-(3-хлор-4-азидо-2,5-дифторпиридин-6-ил)-глицин (Хб). Получены аналоги ТТР, содержащие ковалентно присоединенные арилазиды Ха и Хб к 5-ому положению остатка урацила через аминолинкер. С использованием этих аналогов ферментативно получены олигонуклеотиды-праймеры, содержащие фотореакционноспособную группу на З'-конце. Такие праймеры являются более эффективными реагентами для модификации белков, чем праймеры, содержащие 2-нитро-5-азидобензоильные остатки, что показано на примере модификации ДНК-полимеразы из Ткегтш МегторкИш.

3. Впервые для селективной модификации ДНК-полимераз применена бинарная система фотоаффинных реагентов. Синтезирован аналог ТТР, содержащий остаток пирена (РугсШТР) присоединенный к 5-ому положению урацила. С использованием РугсЮТР в качестве сенсибилизатора и олигонуклеотида-праймера, содержащего на З'-конце 4-азидо-2,3,5,6-тетрафторбензоильную группу, в качестве реагента достигнуто селективное мечение ДНК-полимеразы р крысы в присутствии репликативного белка А человека.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Колпащиков, Дмитрий Михайлович, 1999 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Brunner J. New photolabeling and crosslinking methods.// Annu. Rev. Biochem. 1993. V. 62. P. 483-514.

2. Meisenheimer KM., Koch Т.Н. Photocrosslinking of nucleic acids to associated proteins // Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. 1997. V. 32. P. 101-140.

3. Knorre D.G., Godovikova T.S. Photoaffinity labeling as an approach to study supramolecular nucleoprotein complexes // FEBS Lett. 1998. V. 433. P. 9-14.

4. Wlassoff W.A., Dobrikov M.I., Safronov I.V., Dudko R.Y., Bogachev V.S., Kandaurova V.V., Shishkin G. V., Dymshits G.M., Lavrik 0.1. Synthesis and characterization of (d)NTP derivatives substituted with residues of different photoreagents // Bioconjugate Chem. 1995. V. 6. P. 352360.

5. Сафронов КВ., Щербик H.B., Ходырева С.Н., Власов В.А., Добриков М.И., Шишкин Г.В., Лаврик О.И. Новые фотоактивные N4 -замещенные аналоги dCTP: получение, фотохимические и субстратные свойства при синтезе ДНК, катализируемом обратной транскриптазой ВИЧ-1 // Биоорган, химия. 1997. Т. 23. С. 576 - 585.

6. Doronin S.V., Dobrikov M.I., Lavrik, O.I. Photolabeling of DNA polymerase a DNA primase complex based on catalytic competence of a dNTP reactive analog // FEBS Lett. 1992. V. 313. P. 31-33.

7. Doronin S. V., Dobrikov M.I., Buckle M., Roux P., Buc H.,Lavrik O.I. Affinity modification of human immunodeficiency virus reverse transcriptase and DNA template by photoreactive dCTP analogs // FEBS Lett. 1994. V. 354. P. 200-202.

8. Щербик H.B., Ходырева С.H., Власов В.А., Добриков М.И., Дымшиц Г.М., Лаврик О.И. Фотоаффинная модификация обратной транскриптазы вируса иммунодефицита человека аналогами дезоксинуклеозид-5-трифосфата, содержащими арилазидную группу /У Молекуляр. биология. 1997. Т. 31. С. 344-352.

9. Захаренко А.Л., Ходырева С.Н., Речкунова Н.И., Сафронов КВ., Пышный Д.В., Дегтярев С.Х., Лаврик О. И. Аффинная модификация ДНК-полимераз из Thermus thermophilus и ДНК-матриц с помощью фотореакционоспособных производных dCTP // Биохимия. 1998. Т. 63. С. 1090-1096.

10. Lavrik O.I., Nasheuer Н.Р., Weisshart К., Wold M.S., Prasad R„ Beard W.A., Wilson S.H., Favre A. Submits of human replication protein A are crosslinked by photoreactive primers synthesized by DNA polymerases // Nucleic Acids Res. 1998. V. 26. P. 602-607.

11. Doerhoefer S., Khodyreva S., Safronov I. V., Wlassoff W.A., Anarbaev R., Lavrik O.I., Holler E. Molecular constituents of the replication apparatus in the Plasmodium of Physarum polycephalum: identification by photoaffinity labeling // Microbiology. 1998. V. 144. P. 31813193.

12. Добриков М.И., Горн B.B., Зарытова В.Ф., Левина A.C., Приходько Т.А., Шишкин Г.В., Табатадзе Д.Р., Заалишвили М.М. Комплементарно адресованная фотомодификация нуклеиновых кислот арилазидными и перфторарилазидными производными олигонуклеотидов. П. Исследование специфичности по отношению к нуклеозидам // Биоорган, химия. 1992. Т. 18. 1190-1198.

13. Per singer J., Bartolomew В. Mapping the contacts of yeast TFIIIB and RNA polymerase III at various distances from the major groove of DNA by DNA photoaffinity labeling // J. Biol. Chem. 1996. V. 271. P. 33039-33046.

14. Добриков М.И., Гайдамаков C.A., Кошкин А.А., Лукъянчук Н.П., Шишкин Г.В., Власов В. В. Направленная химическая модификация ДНК-фрагментов олигонуклеотидным производным перфторарилазида в присутствии олигонуклеотидов, несущих фотосенсибилизирующие пиреновые группы // Док. Акад. Наук. 1995. Т. 344. С. 122-125.

15. Добриков М.И., Гайдамаков С.А., Кошкин А.А., Гайнутдинов Т.И., Лукъянчук Н.П., Шишкин Г.В., Власов В.В. Сенсибилизированная фотомодификация ДНК бинарными

системами. I. Синтез олигонуклеотидных реагнтов, влияние их строения на эффективность модификации мишени //Биоорган, химия. 1997. Т. 23 С. 171-178.

16. Dobrikov M.I., Gaidamakov S.A., Gainutdinov T.I., Koshkin A.A., Vlassov, V.V. Sensitized photomodification of single-stranded DNA by a binary system of oligonucleotide conjugates // Antisense & Nucl. Acid Drug Devel.. 1997. V. 7. P. 309-317.

17. Добриков M.K, Гайдамаков CA., Кошкин A.A., Лукъянчук Н.П., Шишкин Г.В., Власов B.B. Сенсибилизированная фотомодификация ДНК бинарными системами. II. Спектральная светочувствительность. Одно- и двухквантовая сенсибилизация // Биоорган, химия. 1997. Т. 23 С, 553-560.

18. Добриков М.И., Гайдомаков С.А., Гайнутдинов Т.Н., Тенетова Е.Д., Шишкин Г.В., Власов В.В. Сенсибилизированная фотомодификация ДНК бинарными системами олигонуклеотидных конъюгатов. IV. Фотоиндуцированный перенос электрона // Биоорган, химия. 1999. Т. 25. С. 31-38.

19. Аффинная модификация биополимеров (ред. Кнорре Д.Г.) Новосибирск: "Наука" 1983.

20. Saito /., Sugiyama H., Matsuura T. Photochemical reduction of nucleic acids and their constituents of photobiological relevance // Photochem. Photobiol. 1983. V. 38. P. 735-743.

21. Smith K.C. A mixed photoproduct of thymine and cysteine: 5-S-cysteinyl-6-hydrothymine // Biochem. Biophys. Res. Comm. 1970. V. 39. P. 1011-1016.

22. Jellinek T., Johns R. B. The mechanism of photochemical addition of cysteine to uracil and formation of dihydrouracil // Photochim. Photobiol. 1970. V. 11. P. 349-359.

23. Williams K.R., Königsberg W.H. Identification of amino acid residues at the interface of protein-nucleic acid complexes by photochemical cross-linking // Methods Enzymol. 1991. V. 208. P. 516-539.

24. Paridiso P.R., Nakashima Y., Königsberg У/. Photochemical cross-linking of protein-nucleic acid complexes // J. Biol. Chem. 1979. V. 254. P. 4739-4744.

25. Dong Q., Blatter E.E., Ebright Y.W., Bister K, Ebright R.H. Identification of amino acid-base contacts in the Мус-DNA complex by site-specific bromuracil-mediated photocross-linking // EMBO J. 1994. V. 13. P. 200-204.

26. Prasad R., Kumar A., Widen S.G., Casas-Finet J.R., Wilson S.H. Identification of residues in the single-stranded DNA-binding site of the 8-kDa domain of rat DNA polymerase ß by UV cross-linking // J. Biol. Chem. 1993. V. 268. P. 22746-22755.

27. Merrill B.M., Williams K.R., Chase J.W., Königsberg W.H. Photochemical cross-linking of the Escherihia coli single-stranded DNA-binding protein to oligodeoxynucleotides // J. Biol. Chem. 1984. V. 259. P. 10850-10856.

28. Kurochkina L., Kolomijtseva G. Photoinduced cross-linking of histones H3 and HI to DNA in deoxyribonucleoprotein: implication in studying histon-DNA interactions // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1992. V. 187. P. 261-267.

29. Кнорре Д.Г., Кудряшова H.B., Лаврик О.И. Химические подходы к изучению матричного биосинтеза: исследование репликации и обратной транскрипции // Успехи химии. 1998. Т. 67. С. 486-502.

30. Kohlstaedt L.A., Wang J., Friedman J.M., Rice P.A., Stietz T.A. Crystal structure at 3.5 A resolution of HIV-1 reverse transcriptase complexed with an inhibitor // Science. 1992. V. 256. P. 1783-1790.

31. Pelletier H., Sawaya M.R., Wolfe W., Wilson S.H., Kraut J. Crystal structure of human DNA polymerase ß complexed with DNA: implications for catalytic mechanism, processivity and fidelity//Biochemistry. 1996. V. 35. P. 12742-12761.

32. Sawaya M.R., Relletier H., Kumar A., Wilson S.H., Kraut J. Crystal structure of rat DNA polymerase beta: evidence for a common polymerase mechanism // Science. 1994. V. 264. 19301935.

33. Beese L.S., Derbyshier H., Steitz T.A. Structure of DNA polymerase I Klenow fragment bound to duplex DNA // Science. 1993. V. 260. P. 352-355.

34. Basu A., Ahluwalia K.K., Basu S., Modak M.J. Identification of the primer binding domain in human immunodeficiency virus reverse transcriptase // Biochemistry 1992. V. 31. P. 616-623.

35. Peliska J.A., Benkovick S.J. Mechanism of DNA strand transfer reactions catalyzed by HIV-1 reverse transcriptase // Science. 1992. V. 258. P. 1112-1118.

36. Bar at C., LeGrice S.F., Darlix J.L. Interaction of HIV-1 reverse transcriptase with a synthetic form of its replication primer, tRNA(Lys,3) //Nucl. Acids Res. 1991. V. 19. P. 751757.

37. Hockensnith J. W., Kubasek W.L., Vorachek W.R., Evertsz E.M., von Hippel P.H. Laser cross-linking of protein-nucleic acid complexes // Methods Enzymol. 1991. V. 208. P. 211-236.

38. Young M.C., Reddy M.K., von Hippel P.H. Structure and function of the bacteriophage T4 DNA polymerase holoenzyme // Biochemistry. 1992. V. 31. P. 8675-8690.

39. Bismas S.B., Kornberg A. Nucleoside triphosphate binding to DNA polymerase III holoenzyme of Escherichia coli II J. Biol. Chem. 1984. V. 259. P. 7990-7993.

40. Foiani M., Lindner A.J., Hartmann G.R., Lucchini G., Plevani P. Affinity labeling of the active center and ribonucleoside triphosphate binding site of yeast DNA primase // J. Biol. Chem. V. 264. P. 2189-2194.

41. Nasheuer H.-P., Grosse F. DNA polymerase a-primase from calf thymus // J. Biol. Chem. V. 263. P. 8981-8988.

42. Arce R., Martiner L., Danielsen E. The photochemistry of adenosine: intermediates contributing to its photodegradation mechanism in aqueous solution at 298 K and characterization of the major product // Photochem. Photobiol. 1993. V. 58. P. 318-328.

43. Kumar S., Joshi P.C., Sharma N.D., Bose S.N., Davies R.J.H., Takeda N., McCloskey J.A. Adenine photodimerization in deoxyadenylate sequences: elucidation of the mechanism through structural studies of a major a(ApA) photoproduct /'/'Nucleic Acids Res. 1991. V. 19. 2841-2847.

44. Favre A. 4-Thiouridine as an intrinsic photoaffinity probe of nucleic acid structure and interactions. Bioorganic Photochemistry (Morrison H. Ed) N. Y.: John Wiley & Sons. 1990.

45. Ito S., Saito I., NakataA., Matsuura T. Photochemical addition of L-lysine to l,3-dimethyl-4-thiouracil //Photochem. Photobiol. 1980. V. 32. P. 683-685.

46. Favre A., Saintome C., Fourrey J.-L., Clivio P., Laugaa P. Thionucleobases as intrinsic photoaffinity probes of nucleic acid structure and nucleic acid-protein interactions // Photochem. Photobiol. 1997. V. 42. P. 109-124.

47. Blazek E.R., Alderfer J.L., Tabaczynski W.A., Stamoudis КС., Churchill M.E., Peak J.G., Peak M.J. A 5-4 pyrimidine-pyrimidone photoproduct produced from mixtures of thymine and 4-thiouridine irradiated with 334 nm light // Photochem. Photobiol. 1993. V. 57. P. 255-265.

48. Tanner N.K., Наша M.M., Abeison. Binding interaction between yeast tRNA ligase and a precursor transfer ribonucleic acid containing two photoreactive uridine analogues // Biochemistry. 1998. V. 27. P. 8852-8861.

49. Igloi G.L. Interaction of tRNAs and of phosphorothioate-substituted nucleic acids with an organomercurial. Probing the chemical environment of thiolated residues by affinity electrophoresis // Biochemistry. 1988. V. 27. P. 3842-3849.

50. Lin S., Henzel W.J., Nayak S., Dennis D. Photoaffinity labeling by 4-thiodideoxyuridine triphosphate of the HTV-1 reverse transcriptase active site during synthesis // J. Biol. Chem. V. 273. P. 997-1002.

51. Mishima Y., Steitz J.A Site-specific crosslinking of 4-thiouridine-modified human tRNA(3Lys) to reverse transcriptase from human immunodeficiency virus type I // EMBO J. 1995. V. 14. P. 2679-2687.

52. Донцова O.A. Развитие химических методов изучения структуры и функций сложных рибонуклеопротеидных систем // Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора химических наук. Москва, МГУ 1997.

53. Graifer D.M., Juzumiene D.I., Karpova G.G., Wollenzien P. mRNA binding track in the human 80S ribosome for mRNA analogues randomly substituted with 4-thiouridine residues // Biochemistry. 1994. V. 33. P. 6201-6205.

54. Graifer D.M., Juzumiene D.I., Wollenzien P., Karpova G.G. Cross-linking of mRNA analogues containing 4-thiouridine residues on the 3'- or 5'-side of the coding triplet to the mRNA binding center of Human Ribosome // Biochemistry. 1994. V. 33. P. 3878-3884.

55. Sergiev P. V., Lavrik I.N., Wlasoff V.A., Dokudovskaya S.S., Dontsova O.A., Bogdanov A.A., Brimacombe R. The path of mRNA through the bacterial ribosome: A site-directed crosslinking study using new photoreactive derivatives of guanosine and uridine // RNA. 1997. V. 3. P. 464475.

56. Saintome C., Clivio P., Fourrey J.-L., Woisard A., Favre A. Development of new nucleic acid photoaffinity probes: synthesis of 4-thiothymine labeled nucleoside analogues // Tetrahedron Letters. V. 35. P. 873-876.

57. Campbell J.M., Sonntag C. V., Schulte-Frohlinde D. Photolysis of 5-bromouracil and some related compounds in solution // Z. Naturforsch. 1974. V. 29b. P. 750-757.

58. Ito S., Saito I., Matsuura T. Acetone-sensitized photocoupling of 5-bromouridine to tryptophan derivatives via electron transfer process // J. Am. Chem. Soc. 1980. V. 102. P 75357541.

59. Swanson B.J., Kutzer J.C., Koch T.H. Photoreduction of 5-bromouracil. Ionic and free-radical pathways//J. Am. Chem. Soc. 1981. V. 103. P. 1274-1276.

60. Dietz T.M., Koch T.H. Photochemical coupling of 5-bromouracil to tryptophan, tyrosine and histidine, peptide-like derivatives in aqueous fluid solution // Photochem. Photobiol. 1987. V. 46. 971-978.

61. Dietz T.M., Koch T.H. Photochemical reduction of 5-bromouracil by cystein derivatives and coupling of 5-bromouracil to cysteine derivatives // Photochem. Photobiol. 1989. V. 49. P. 121129.

62. Blatter E.E., Ebright Y. W., Ebright R.H. Identification of an amino acid-base contact in the GCN4-DNA complex by bromouracil-mediated photocrosslinking // Nature. 1992. V. 359. P. 650-652.

63. Insdorf N.F., Bogenhagen D.F DNA polymerase gamma from Xenopus laevis. I. The identification of a high molecular weight catalytic subunit by a novel DNA polymerase photolabeling procedure // J. Biol. Chem. 1989. V. 264. P. 21491-21497.

64. Bambara R.A., Jessee C.B. Properties of DNA polymerases delta and epsilon, and their roles in eukaryotic DNA replication // Biochim. Biophys. Acta. 1991. V. 11. P. 11-24.

65. Zlotkin T., Kaufmann G., Jiang Y., Lee M. Y. W. T., Uitto L., Syvaoja J., Dornreiter I., Fanning E., Nethanel T. DNA polymerase epsilon may be dispensable for SV40 - but not cellular - DNA replication // EMBO J. 1996. V. 15. P. 2298-2305.

66. Mass G., Nethanel T., Kaufmann G. The middle subunit of replication protein A contacts growing RNA-DNA primers in replicating simian virus 40 chromosomes // Mol. Cell Biol. 1998. V. 18. P. 6399-6407.

67. Hutchinson F., Konhnlen W. The photochemistry of 5-bromouracil and 5-iodouracil in DNA. Progress in Molecular and Subcellular biology (Hahn F.E., Kersten H., Kersten W., Szybalski W., Eds) N. Y.: Springer-Verlad 1980. P. 1-42.

68. Cook G.P., Greenberg M.M. A nowel mechanism for the formation of direct strand breaks upon anaerobic photolysis of duplex DNA containing 5-bromodeoxyuridine // J. Am. Chem. Soc. 1996. V. 118. P. 10025-10030.

69. Rahn R.O. Photochemistry of halogen pyrimidines: iodine release studies // Photochem. Photobiol. 1992. V. 56. P. 9-15.

70. Brunner J., Senn H„ Richards F.M. 3-Trifluoromethyl-3-phenyldiazirine // J. Biol. Chem. 1980. V. 255. P. 3313-3318.

71. Platz M., Crocker P. J., ImaiN., Watt D.S. Photolysis of 3-aryl-3-(trifluoromethyl)diazirines: a caveat regarding their use in photoaffinity probes // Bioconjugate Chem. 1991. V. 2. P. 337341.

72. Yamaguchi Т., Saneyoshi M. A photolabile 2',3'-dideoxyuridylate analog bearing an aryl(trifluoromethyl)diazirine moiety: photoaffinity labeling of HIV-1 reverse transcriptase // Nuc. Acid Res. 1996. V. 24. P. 3364-3369.

73 .Донцова О.Ф., Богданова C.JI., Розен КВ., Скрябин Г.А., Скрипкин Е.А., Копылов A.M., Богданов A.A. Фотоаффинная модификация малой субчастицы рибосомы E.coli диазирильными производными мРНК II Док. АН СССР 1990. V. 313. Р. 730-733.

74. Nassal М. 4'-(l-azi-2,2,2,-trifluoroethyl)phenylalanine, a photoreactive carben-generating analogue of phenylalanine // J. Am. Chem. Soc. 1984. V. 106. P. 7540-7545.

75. Schuster G.B., Platz M.S. Photochemistry of phenyl azides I I Advances in photochem. 1992. V. 17. P. 69-143.

76. Schopp К. А., Poe R., Leyva E., Soundararajan N., Platz M. S. Exploratory photochemistry of fluorinated aryl azides. Implications for the design of photoaffinity labeling reagents // Bioconjugate Chem. 1993. V. 4. P. 172 - 177.

77. Rush J., Königsberg W.H.J. Photoaffinity labeling of the Klenow fragment with 8-azido-dATP // J. Biol. Chem. 1990. V. 265. P. 4821-4827

78. Moore B.M., Jalluri R.K., Doughty M.B. DNA polymerase photoprobe 2-[(4-azidophenacyl)thio]-2'-deoxyadenosine-5'-triphosphate labels an Escherichia coli DNA polymerase I Klenow fragment substrate binding site // Biochemistry. 1996. V. 35. P. 1164211651.

79. Lannutti B.J., Persinger J., Bartolomew B. Probing the protein-DNA contacts of a yeast RNA polymerase III transcription complex in a crude extract: solid phase synthesis of DNA photoaffinity probes containing a novel photoreactive deoxycytidine analog // Biochemistry. 1996. V.35.P. 9821-9831.

80. Evans R.K., Johnson J.D., Haley B.E. 5-Azido-2'-deoxyuridine 5'-triphosphate: a photoaffinity-labeling reagent and tool for the enzymatic synthesis of photoreactive DNA // Proc. Natl. Acad. Sei. USA. 1986. V. 83. P. 5382-5386.

81. Srivastava D.K., Evans P.K., Kumar A., Beard W.A., Wilson S.H. dNTP binding site in rat DNA polymerase p revealed by controled proteolysis and azido photoprobe cross-linking // Biochemistry. 1996. V. 35. P. 3728-3734.

82. Caps on T.L., Benkovic S.J., Nossal N.G. Protein-DNA cross-linking demonstrates stepwise ATP-dependent assembly of T4 DNA polymerase and its accessory proteins on the primer-template // Cell. 1991. V. 65. P. 249-258.

83. Reems J.A., Wood S., McHenry C.S. Escherihia coli DNA polymerase 1П holoenzyme submits a, P, and у directly contact the primer-template // J. Biol. Chem. 1995. V. 270. P. 56065613.

84. Смоленская И.А., Булыгин КН., Грайфер Д.М. Иванов А.В., Венъяминова А.Г., Репкова М.Н., Карпова Г.Г. Расположение матрицы в области декодирования по данным аффинной модификации рибосом человека фотоактивируемым производным олигорибонуклеотида pGUGUUU//Молекуляр. биология. 1998. Т. 32. С. 233-241.

85. Bulygin K.N., Graifer D.M., Repkova M.N., Smolenskaya I.A., Veniyaminova A.G., Karpova G.G. Nucleotide G-1207 of 18S rRNA is an essential component of the human 80S ribosomal decoding center // RNA. 1997. V. 3. 1480-1485.

86. Смоленская И.А., Грайфер Д.М. Иванов А.В., Владимиров С.Н., Венъяминова А.Г., Репкова М.Н., Шталъ И., Карпова Г.Г. Белковое окружение матрицы в области декодирования по данным аффинной модификации рибосом из плаценты человека алкилирующим производным олигорибонуклеотида pGUGU3 // Молекуляр. биология. 1997. Т. 31. С. 144-151.

87. Wower J., Aymie М., Hixson S.S., Zimmermann R.A. Photochemical labeling of bovine pancreatic ribonuclease A with 8-azidoadenosine 3',5'-bisphosphate // Biochemistry. 1989. V. 28. P.1563-1567.

88. Park C.S., Hillel Z., Wu C-W. Molecular mechanism of promoter selection in gene transcription. I. Development of a rapid mixing-photocrosslinking technique to study the kinetics

of Escherichia coli RNA polymerase binding to T7 DNA // J. Biol. Chem. 1982. V. 257. P. 6944-6949.

89. Park C.S., Wu Y-H.F., Wu C-W. Molecular mechanism of promoter selection in gene transcription. II. Kinetic evidence for promoter search by a one-demensional diffusion of RNA polymerase molecule along the DNA template // J. Biol. Chem. 1982. V. 257. P. 6950-6955.

90. Бочкарев Д.Е., Байдаков C.H., Гиршович A.C. Техника быстрого смешивания и импульсного фотоаффинного мечения для изучения динамики функционирования рибосом. ДАН СССР. 1987. V. 292. Р. 241-245.

91. Pendergrast P.S., Chen Y., Ebright Y.W., Ebright R. H. Determination of the orientation of a DNA binding motif in a protein-DNA complex by photocrosslinking // Proc. Natl. Acad. Sei. USA. 1992. V. 89. P. 10287-10291.

92. Dumoulin P., Oertel-Buchheit P., Grander-Schbarr M., Schnarr M. Orientation of the Lex A DNA-binding motif on operator DNA as inferred from cysteine-mediated phenyl azide crosslinking // Proc. Natl. Acad. Sei. USA. 1993. V. 90. P. 2030-2034.

93. Dumoulin P., Ebright R.H., Kneytel R., Kaptein R., Grander-Schbarr M., Schnarr M. Structure of the Lex A repressor - DNA complex probed by affinity cleavage and affinity photocross-linking. // Biochemistry. 1996. V. 38. P. 4279-4286.

94. Pezzuto J.M., Hecht S.M. Amino acid substitutions in protein biosynthesis. Poly(A)-directed polyphenylalanine synthesis H J. Biol. Chem. 1980. V. 255. P. 865-869.

95. Kurzchalia T.V., Wiedmann M., Girshovich A.S., Bochkareva E.S., Bielka H., Rapoport T.A. The signal seguence of nascent preprolactin interacts with the 54 К polypeptide of the signal recognition particle //Nature. 1986. V. 320. P. 634-636.

96. Wiedmann M., Kurzchalia Т. V., Hartmann E., Rapoport T.A. A signal seguence receptor in

Л» //\Т„Ь,.Д 1 QO£ Л 7 ООЛ p С1Л CX с

uic cuuupiaamiv/ ibiibuiuin iiiciiiuiaiit // iNaiuic. i70u. v . J z.U. r. ujt-ujO,

97. Kang M.E., Dahmus M.E. The photoactivated cross-linking of recombinant C-terminal domain to proteins in a HeLa cell transcription extract that comigrate with transcription factors IIE and IEF // J. Biol. Chem. 1995. V. 270. P. 23390-23397.

98. Grachev M.A., Mustaev A.A., Zaychikov E.F. Highly selective affinity labeling of RNA polymerase: A way to study functional topography of the active site, (in Chemical modification of Enzymes, Kurganov et al. Eds). N. Y.: Nova Science Publishers ICN 1996. P. 309-346.

99. Lavrik O.I., Prasad R., Beard W.A. Safronov I. V., Dobrikov M.I., Srivastava D.K., Shishkin G.V., Wood T.G. Wilson S.H. dNTP binding to HTV-1 reverse transcriptase and mammalian DNA polymerase P as revealed by affinity labeling with a photoreactive dNTP analog // J. Biol. Chem. 1996. V. 271. P. 21891-21897.

100. Langenbuch-Cochat J., Bon C., Mulle C., Goeldner M., Hirth C., Chonqeux J.-P. Photoaffinity labeling of the acetylcholine binding sites on the nicotinic receptor by an aryldiazonium derivative // Biochemistry. 1988. V. 27. P. 2337-2345.

101. Гордон А., Форд P. Спутник химика: Пер. с англ., М.: "Мир". 1976. С. 437-444 (Gordon A.J., Ford R.A. The Chemist's Companion. N. Y.: London; Sydney; Toronto: John Wiley and Sons, 1972.

102. Зарытова В.Ф., Комарова Н.И., Левина A.C., Лохов С.Г., Табатадзе Д.Р., Халимская Л.М., Александрова Л.А. Синтез олигодезоксирибонуклеотидов, содержащих модифицированный по С-5 дезоксиуридин с алифатической аминогруппой // Биоорган, химия. 1991. Т. 17. С. 1059-1065.

103. Anderson G.W., Zimmerman J.E., Callahan F.M. The use of esters of N-hydroxysuccinimide in peptide synthesis // J. Amer. Chem. Soc. 1964. V. P. 1839-1842.

104. Banks R.E., Sparkes G.R. Studies in azide chemistry. Part V. Synthesis of 4-azido-2,3,5,6-tetrafiuoro-, 4-azido-3-chloro-2,5,6-trifiuoro and 4-azido-3,5,-dichloro-2,6,difluoro-pyriaine ana some thermal reactions of the tetrafluoro-compound // J.Chem. Soc. 1972. V. P. 2964-2970.

105. Langer P.R., Waldrop A.A. Ward D.C. Enzymatic synthesis of biotin-labeled polynucleotides: novel nucleic acid affinity probes // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1981. V. 78. P. 6633-6637.

106. Речкунова Н.И., Акишев А.Г., Лебедева H.A., Ходырева С.Н., Дегтярев С.Х., Лаврик О.И. Термостабильная ДНК-полимераза из Thermus Thermophilus В 35: выделение и изучение свойств // Биохимия. 1998. Т. 63. С. 1490-1495.

107. Date Т., Yamaguchi М., Hirose F., Nishimoto Y., Tanibara К. and Matsukage A. Expression of active rat DNA polymerase beta in Escherichia coli // Biochemistry. 1988. V. 27. P. 29832990.

108. Nasheuer H.-P., Grosse F. Immunoaffinity-purified DNA polymerase alpha displays novel properties // Biochemistry. 1987. V. 26. P. 8458-8466.

109. Nasheuer H.P., von Winkler D., Schneider C., Dornreiter I., Gilbert I. Fanning E. Purification and functional characterization of bovine RP-A in an in vitro SV40 replication system // Chromosoma. 1992. V. 102. P. 52-59.

110. Ludwig J. A new route to nucleosides-triphosphates // Acta Biochim. et Biophys. Acad. Sci. Hung. 1981. V. 16.131-133.

111. Калвет Дж., Питтс Дж. Фотохимия: Пер. с англ., М.: Мир. 1968. С. 625-627. (Calvert J. G., Pitts J. N. Photochemistry. N. Y.: London, Sydney).

112. Sambrook, J., Fritsch, E. F. and Maniatis T. Molecular Cloning: A Laboratory Manual, N. Y.: 2nd End. Cold Sppring Harbor Laboratory Press, Cold Sppring Harbor 1989

113. Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4 //Nature. 1970. V. 277. 680-685.

114. Остерман Л.А. Методы исследования белков и нуклеиновых кислот: электрофорез и ультрацентрифугирование. М.: "Наука". 1981. С. 58.

115. Wold M.S. Replication protein A: a heterotrimeric, single-stranded DNA-binding protein required for eukaryotic DNA metabolism // Annu. Rev. Biochem. 1997. V. 66. P. 61-92

116. Blackwell L.J., Borowiec J. A. Single-stranded-DNA binding alters human replication protein A structure and facilitates interaction with DNA-dependent protein kinase // Mol. Cell. Biol. 1996. V. 16. P. 4798-4807.

117. Добриков М.И., Дудко Р.Ю., Шишкин Г.В. Реагенты для направленной модификации биополимеров. VI. Замещенные оксимы и гидразон п-азидотетрафторбензальдегида. Синтез, спектральные свойства, прямой и сенсибилизированный фотолиз // Биоорган, химия. 1996. Т. 22. С. 191-199.

118. Мс Clelland R.A., Kahley H.S., Davidse Р.А., Hadzrialic A. Acid - base properties of arylnitrenium ions // J. Am. Chem. Soc. USA. 1996. V. 118. P. 4794-4803.

119. Добриков М.И., Дудко Р.Ю., Левина А.С., Халимская Л.М., Шишкин Г.В. Реагенты для направленной модификации биополимеров. VII Замещенные перфтороматические азиды. Влияние заместителей на фотохимические свойства и эффективность фотомодификации ими нуклеиновых кислот. //Биоорган, химия. 1996. Т. 22. С. 200-207.

120. Kobrina L.S. Nucleophilic substitution in polyfluoroaromatic compounds // Fluorine Chem. Rev. 1974. V. 7. P. 1 -114.

121. Godovikova T.S., Kolpashchikov D.M., Orlova T.N., Richter V.A. New photoreactive deoxynucleoside-5'-triphosphate substitutes for thymidine-5'-triphosphate in the polymerase chain reaction // Faseb Journal. 1997. V. 11. P. 1367.

122. Innis M.A., Myambo K.B., Gelfand D.H., Brow M.A.D. DNA sequencing with Thermus aquaticus DNA polymerase and direct sequencing of polymerase chain reaction-amplified DNA // Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1988. V. 85. P. 9436-9440.

123. Bichenkova E.V., Marks, D.S., Lokhov S.G., Dobrikov M.I., Vlassov V.V., Douglas K.T. Structural studies by high-field NMR spectroscopy of a binary-addressed complementary oiigonucleotide system juxtaposing pyrene and perfluoro-azide units /7 J. Biomol. Structure Dynamics 1997. V. 15. P. 307-319.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор признателен всем, кто оказывал содействие выполнению представленной работы. Особая благодрность Тамаре Михайловне Ивановой, благодаря огромному опыту, вниманию и личному вкладу которой осуществлена вся синтетическая часть данной работы. Автор благодарен Светлане Николаевне Ходыревой за помощь в постановке экспериментов, обсуждении и оформлении результатов, Татьяне Сергеевне Годовиковой за помощь в течении первых лет научной работы, Владимиру Васильевичу Литваку за инициацию синтеза арилазидов на основе 3-хлор-2,4,5,6-тетрафторпиридина, а также за помощь в формировании химического мышления автора.

Автор благодарен Александре Леонидовне Захаренко за проверку субстратных свойств FAP-7-dUTP FAP-8-dUTP и за их использование для модификации Tte ДНК-полимеразы, Надежде Ивановне Речкуновой за проведение модификации Tte ДНК-полимеразы с использованием бинарной системы фотоаффинных реагентов, а также за помощь в обсуждении результатов, Наталье Александровне Лебедевой за измерение констант Михаэлиса для аналогов ТТР и за проведение экспериментов по ингибированию сенсибилизированной фотомодификации Tte ДНК-полимеразы в присутствии dATP, Виктору Семеновичу Богачеву за синтез dUTP, Марату Рашидовичу Шарафутдинову за проведение компьютерных расчетов, Владимиру Васильевичу Ковалю за помощь в освоении фотоактинометра и за проведение компьютерных расчетов, Ричарду ДАри (институт Жака Моно, Париж) за помощь в подготовке статей для иностранных издательств, Татьяне Вениаминовне Абрамовой за помощь в выделении аналогов ТТР, Михаилу Ивановичу Добрикову за помощь в обсуждении результатов. Особая благодарность Галине Георгиевне Карповой за помощь в написании этой работы, а также за помощь в понимании структурно-функциональной организации рибосом.

Автор глубоко благодарен научному руководителю Ольге Ивановне Лаврик прежде всего за формирование научного стиля мышления автора, понимания красоты и нужности науки. Несомненно, представленная работа осуществлена, главным образом, благодаря идеям, под держке и личному участию в эксперименте научного руководителя.