Application of Au10 gold nanoclusters to block the formation of DNA from non-canonical forms

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background and Objectives: The objects of this study are gold nanoclusters and nucleic acid bases. The aim of the work is to study the interaction of gold plates, for which gold neutral flat 2D clusters (n = 10) were selected, with canonical and rare tautomeric forms of nucleic acid bases (BNA), as well as complementary pairs of Ade-Thy and Gua-Cyt. Materials and Methods: Calculations of the structure and vibrational spectra have been performed by the DFT method using the Gaussian-09 program. Results: The different character of interaction of gold Au10 nanoclusters with rare forms of nucleic acid bases has been observed. Conclusion: This feature leads to the formation of covalent bonds between them, which makes it possible to block or limit the uncontrolled process of DNA formation from non-canonical forms.

About the authors

Galina Nikolaevna Ten

Saratov State University

ORCID iD: 0000-0001-5037-4105
SPIN-code: 5609-3604
Scopus Author ID: 6602107331
ResearcherId: D-8079-2013
410012, Russia, Saratov, Astrakhanskaya street, 83

Mikhail I. Plaksin

Saratov State University

ORCID iD: 0009-0007-6194-6296
410012, Russia, Saratov, Astrakhanskaya street, 83

References

  1. Dykman L. A., Khlebtsov N. G. Gold Nanoparticles in Biology and Medicine: Recent Advances and Prospects // Acta Naturae. 2011. Vol. 3, № 2. P. 34−55. https://doi.org/10.32607/20758251-2011-3-2-34-56
  2. Елагин В. В., Бугрова М. Л., Горшкова Е. Н., Сергеева Е. А., Загайнова Е. В. Комплексное исследование взаимодействия золотых наностержней с раковыми клетками // Современные технологии в медицине. 2014. Т. 6, № 4. С. 26–37.
  3. Пичугина Д. А., Мажуга А. Г., Шестаков А. Ф. Наночастицы золота: получение, строение, свойства и применения // Органические и гибридные наноматериалы: тенденции и перспективы / под ред. В. Ф. Разумова, М. В. Клюева. Иваново : Ивановский государственный университет, 2013. С. 147–180.
  4. Chen J., Glaus C., Laforest R., Zhang Q., Yang M., Gidding M., Welch M. J., Xia Y. Gold nanocages as photothermal transducers for cancer treatment // Small. 2010. Vol. 6, № 7. P. 811–817. https://doi.org/10.1002/smll.200902216
  5. Schmidbaur H., Raubenheimer H. G., Dobrzańska L. The gold-hydrogen bond, Au-H, and the hydrogen bond to gold, Au…HX // Chem. Soc. Rev. 2014. Vol. 43, № 1. P. 345−380. https://doi.org/10.1039/c3cs60251f
  6. Pyykko P. Theoretical chemistry of gold. II // Inorganica Chimica Acta. 2005. Vol. 358. P. 4113–4130. https://doi.org/10.1016/j.ica.2005.06.028
  7. Häkkinen H. Ligand-protected gold nanoclusters as superatoms – insights from theory and computations // Frontiers of Nanoscience. 2012. Vol. 3, № 1. P. 129–157. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-096357-0.00004-2
  8. Pei Y., Zeng X. C. Investigating the structural evolution of thiolate protected gold clusters from first-principles // Nanoscale. 2012. Vol. 4, № 14. P. 4054–4072. http://doi.org/10.1039/c2nr30685a
  9. Шулимович Т. В., Наслузова О. И., Шор А. М., Наслузов В. А., Рубайло А. И. Квантово-химический расчет структуры и энергии нуклеации наноразмерных кластеров золота на поверхности α-Al2O3(0001) // Журнал Сибирского федерального университета. Химия. 2008. Т. 1, № 1. С. 71−79.
  10. Jamshidi Z., Farhangian H., Tehrani Z. A. Glucose interaction with Au, Ag, and Cu clusters: Theoretical investigation // Int. J. of Quant. Chem. 2013. Vol. 113, № 8. P. 1062−1070. https://doi.org/10.1002/qua.24122
  11. Saenger W. Principles of nucleic acid structure. New York : Springer-Verlag, 1984. 556 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4612-5190-3
  12. Ten G. N., Nechaev V. V., Pankratov A. N., Baranov V. I. Hydrogen bonding effect on the structure and vibrational spectra of complementary pairs of nucleic acid bases. I. Adenine-Uracil // J. Struct. Chem. 2010. Vol. 51, № 3. P. 453−462. https://doi.org/10.1007/s10947-010-0067-2
  13. Nowak M. J., Lapinski L., Fulara J. Matrix isolation studies of cytosine: The separation of the infrared spectra of cytosine tautomers // Spectrochim. Acta. 1989. Vol. 45 A, № 2. P. 229–242. https://doi.org/10.1016/0584-8539(89)80129-1
  14. Frisch M. J., Trucks G. W., Schlegel H. B., Scuseria G. E., Robb M. A., Cheeseman J. R., Scalmani G., Barone V., Mennucci B., Petersson G. A., Nakatsuji H., Caricato M., Li X., Hratchian H. P., Izmaylov A. F., Bloino J., Zheng G., Sonnenberg J. L., Hada M., Ehara M. et al. Gaussian 09. Gaussian Inc., Wallingford CT, 2009. 394 р.
  15. Makarov V. V., Love A. J., Sinitsyna O. V., Makarova S. S., Yaminsky I. V., Taliansky M. E., Kalinina N. O. «Green» nanotechnologies: Synthesis of metal nanoparticles using plants // Acta Naturae. 2014. Vol. 6, № 1 (20). P. 35−44. https://doi.org/10.32607/20758251-2014-6-1-35-44
  16. van Zundert Gydo C. P., Jaeqx S., Berden G., Bakker J. M., Kleinermanns K., Oomens J., Rijs A. M. IR spectroscopy of isolated neutral and protonated fdenine and 9-methyladenine // Chem. Phys. Chem. 2011. Vol. 12, № 10. P. 1921–1927. https://doi.org/10.1002/cphc.201100133
  17. Novak M. J., Lapinski L., Kwiatkowski J. Molecular structure and infared spectra of adenine. Experimental matrix isolation and density functional theory of adenine 15N isotopomers // J. Phys. Chem. 1996. Vol. 100, № 9. P. 3527–3534. https://doi.org/10.1021/jp9530008
  18. Suresh Kumar N. V., Rai S., Singh H. A theoretical study on interaction of proline with gold cluster // Bull. Mater. Sci. 2012. Vol. 35. P. 291–295. https://doi.org/10.1007/s12034-012-0314-6
  19. Rai S., Singh H., Priyakumar U. D. Binding to gold nanocluster alters the hydrogen bonding interactions and electronic properties of canonical and size expanded DNA base pairs // RSC Adv. 2015. Vol. 5. P. 49408–49419. https://doi.org/10.1039/C5RA04668H
  20. Hvolbæk B., Janssens,T. V. W., Clausen B. S., Falsig H., Christensen C. H., Nørskov J. K. Catalytic activity of Au nanoparticles // Nano Today. 2007. Vol. 2, № 4. P. 14–18. https://doi.org/10.1016/S1748-0132(07)70113-5

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

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».