Estudo de aductos não covalentes de porfirinas com oligonucleotídeos por espectrometria de massa

Abstract

O trabalho de investigação desenvolvido teve como objectivo o estudo das interacções não covalentes de um grupo de porfirinas catiónicas, quatro bases livres e uma metalada, com hélices duplas constituídas por sequências de desoxirribonucleotídeos, de 6 a 12 bases, auto-complementares e não auto-complementares, diferindo entre si no tipo de bases e na respectiva sequência, utilizando Espectrometria de Massa com Ionização por Electrospray. Os aductos oligonucleotídeo-porfirina foram formados por electrospray em condições optimizadas. A caracterização destes aductos foi efectuada através de experiências de Espectrometria de Massa Tandem com Ionização por Electrospray, tendo-se detectado para os aductos [ds + porfirina]n- com as porfirinas com o maior número de cargas, a formação de fragmentos resultantes de perdas de ambas as cadeias das dupla hélices Os resultados obtidos indicam que, nas condições experimentais usadas, a ligação dos aductos [ds + porfirina]n- é predominantemente electrostática, estando as porfirinas ligadas à superfície da cadeia dupla e não intercaladas. O número de cargas das porfirinas é um factor muito importante na estabilidade daqueles aductos, que aumenta com o aumento daquelas, não se tendo observado variações significativas do comportamento daqueles aductos para diferentes motivos (AT ou GC) das hélices duplas. Os resultados obtidos no estudo dos aductos [ds + 2 porfirina]nconfirmam a estabilização dos aductos com o aumento do número de carga das porfirinas e a importância das repulsões/atracções electrostáticas na formação de aductos não-covalentes. A investigação de outras estruturas secundárias como “hairpins”, triplexes e quadruplexes e dos seus aductos com as porfirinas, foi também efectuada. Os resultados obtidos indicam que, nas condições experimentais utilizadas, a formação de estruturas do tipo “hairpin”, é muito pouco provável. No caso dos triplexes, quadruplexes e dos aductos das porfirinas com os triplexes, os dados obtidos permitem propor mecanismos específicos para a sua formação, sendo a abundância de cada espécie formada resultante do balanço de vários processos competitivos de associação e dissociação.

ABSTRACT: The main goal of the present work was to investigate the non covalent interactions of a group of cationic porphyrins, four free bases and one complex, with double-stranded oligonucleotides, from sixmers to twelvemers, both self and non-self complementary, with different types of bases and sequences, using Electrospray Mass Spectrometry. The oligonucleotide-porphyrin adducts were formed by elecrospray in optimized conditions. The characterization of these adducts was done by Electrospray Tandem Mass Spectrometry. For the [ds + porphyrin]nadducts, with the porphyrins with a higher number of charges, the formation of fragment ions by losses from both strands was a novel feature observed. The results show that, in the experimental conditions used, the binding of the [ds + porphyrin]n- adducts is predominantly of an electrostatic nature, and also that the porphyrins are bound to the surface and not intercalated. The number of the charges of the porphyrins is an important factor in the stability of these adducts and significant changes in their behaviour were not observed when the motifs (AT or GC) of the double strand were different. The study of the [ds + 2porphyrin]n- adducts confirmed the stabilization of these type of structures with the number of charges of the porphyirns and the importance of the electrostatic interactions in the formation of non covalent adducts. The study of other secondary structures such as hairpins, triplexes and quadruplexes and of their adducts with the cationic porphyrins, was also implemented. The results show that, in the experimental conditions used, the formation of structures involving hairpins is not very probable. In the case of triplexes, quadruplexes and porphyrin-triplex adducts, the data obtained allowed the proposal of specific mechanisms for their formation, the abundance of each species formed being the result of the balance of several association /dissociation processes