Sequence Specificity of Dimeric Bisbenzimidazoles to AT-Sequences of DNA of Different Nucleotide Composition Determined by Footprinting

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The study aimed to investigate the site-specificity of binding to DNA of three series of minor groove ligands - dimeric bisbenzimidazoles DB2(n), DB2P(n), and DB2Py(n) - using DNAase I footprinting. The compounds consist of two bisbenzimidazole units linked by oligomethylene linkers of varying lengths (n), with structural modifications to enhance DNA-binding properties. The binding specificity of the compounds was determined using DNAase I footprinting. The DB2(n) and DB2P(n) series are analogs of Hoechst 33342, modified by removing hydrophobic ethoxyphenol cores and introducing hydrophilic aminomethylene groups. The DB2Py(n) series incorporates a pyrrolcarboxamide group, a structural unit of the AT-specific antibiotic netropsin. The interaction of these compounds with DNA sequences was analyzed to identify their binding preferences. All studied compounds demonstrated specificity for AT-rich DNA sequences. The DB2P(n) and DB2(n) series exhibited increased affinity for (AATT)3 and TTTT sequences. The DB2Py(n) series showed high specificity to AT-rich regions, with a preference for the TTTT motif. None of the compounds interacted with sequences containing fewer than four AT base pairs. These findings highlight the influence of structural modifications on DNA-binding specificity and affinity. The study revealed that dimeric bisbenzimidazoles DB2(n), DB2P(n), and DB2Py(n) exhibit distinct binding preferences for AT-rich DNA sequences, with DB2Py(n) showing a pronounced affinity for the TTTT motif. The results demonstrate the potential of these compounds as tools for targeting specific DNA sequences, with implications for molecular biology and drug design.

About the authors

D. S. Naberezhnov

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences; N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology of the Ministry of Health

Moscow, 119991 Russia; Moscow, 115522 Russia

A. F. Arutuynyan

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Moscow, 119991 Russia

A. D. Beniaminov

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Moscow, 119991 Russia

N. M. Smirnov

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Moscow, 119991 Russia

D. N. Kaluzhny

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Moscow, 119991 Russia

A. L. Zhuze

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences

Moscow, 119991 Russia

O. Y. Susova

Engelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of Sciences; N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology of the Ministry of Health

Email: susovaolga@gmail.com
Moscow, 119991 Russia; Moscow, 115522 Russia

References

  1. Wu K., Peng X., Chen M., Li Y., Tang G., Peng J., Peng Y., Cao X. // Chem. Biol. Drug. Des. 2022. V. 99. P. 736-757. https://doi.org/10.1111/cbdd.14022
  2. Tyagi Y.K., Jali G., Singh R. // Med. Chem. 2022. V. 22. P. 3280-3290. https://doi.org/10.2174/1871520622666220429134818
  3. Alniss H.Y., Al-Jubeh H.M., Msallam Y.A., Siddiqui R., Makhlouf Z., Ravi A., Hamdy R., Soliman S.S.M., Khan N.A. // Eur. J. Med. Chem. 2024. V. 271. P. 116440. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2024.116440
  4. Pan T., He X., Chen B., Chen H., Geng G., Luo H., Zhang H., Bai C. // Eur. J. Med. Chem. 2015. V. 5. P. 500-513. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2015.03.050
  5. Phan N.K., Huynh T.K., Nguyen H.P., Le Q.T., Nguyen T.C., Ngo K.K., Nguyen T.H., Ton K.A., Thai K.M., Hoang T.K. // ACS Omega. 2023. V. 28. P. 28733-28748. https://doi.org/10.1021/acsomega.3c03530
  6. Teng M.K., Usman N., Frederick C.A., Wang A.H. // Nucleic Acids Res. 1988. V. 25. P. 2671-2690. https://doi.org/10.1093/nar/16.6.2671
  7. Breusegem S.Y., Clegg R.M., Loontiens F.G. // J. Mol. Biol. 2002. V. 1. P. 1049-1061. https://doi.org/10.1006/jmbi.2001.5301
  8. Bazhulina N.P., Nikitin A.M., Rodin S.A., Surovaya A.N., Kravatsky Y.V., Pismensky V.F., Archipova V.S., Martin R., Gursky G.V. // J. Biomol. Struct. Dyn. 2009. V. 26. P. 701-718. https://doi.org/10.1080/07391102.2009.10507283
  9. Streltsov S.A., Gromyko A.V., Oleinikov V.A., Zhuze A.L. // J. Biomol. Struct. Dyn. 2006. V. 24. P. 285-302. https://doi.org/10.1080/07391102.2006.10507121
  10. Ivanov A.A., Salianov V.I., Strel’tsov S.A., Cherepanova N.A., Gromova E.S., Zhuze A.L. // Russ. J. Bioorg. Chem. 2011. V. 37. P. 530-541. https://doi.org/10.1134/s1068162011040054
  11. Ivanov A.A., Koval V.S., Susova O.Y., Salyanov V.I., Oleinikov V.A., Stomakhin A.A., Shalginskikh N.A., Kvasha M.A., Kirsanova O.V., Gromova E.S., Zhuze A.L. // Bioorg. Med. Chem. Lett. 2015. V. 1. P. 2634-2638. https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2015.04.087
  12. Neidle S. // Nat. Prod. Rep. 2001. V. 18. P. 291-309. https://doi.org/10.1039/a705982e
  13. Susova O.Y., Karshieva S.S., Kostyukov A.A., Moiseeva N.I., Zaytseva E.A., Kalabina K.V., Zusinaite E., Gildemann K., Smirnov N.M., Arutyunyan A.F., Zhuze A.L. // Act. Nat. 2024. V. 16. P. 86-100. https://doi.org/10.32607/actanaturae.27327
  14. Naberezhnov D.S., Kirsanov K.I., Glazunov V.Y., Belitskiy G.A., Yakubovskaya M.G. // Russ. Fundam. Res. 2015. V. 2. P. 5599-5604.
  15. Caneva R., De Simoni A., Mayol L., Rossetti L., Savino M. // Biochim. Biophys. Acta. 1997. V. 7. P. 93-97. https://doi.org/10.1016/s0167-4781(97)00091-2
  16. Isagulieva A.K., Kaluzhny D.N., Beniaminov A.D., Soshnikova N.V., Shtil A.A. // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. P. 8871. https://doi.org/10.3390/ijms23168871

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».