Towards Protection of Nucleic Acids from Herbicide Attack: Self-Assembly of Betaines Based on Pillar[5]arene with Glyphosate and DNA.
Int J Mol Sci · 2023 · 24 · PMID 37176066 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 비발암 건강영향 > 생식독성 · 원제+제형 비교
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제초제는 오늘날 사용되는 살충제의 주요 구성 요소 중 하나이다. 글리포세이트계 제초제의 높은 효율성과 광범위한 사용으로 인해, 이들의 유전독성을 감소시키는 물질에 대한 탐색은 중요한 학제 간 과제이다. 제초제 독성 문제를 해결하기 위한 한 가지 가능한 접근 방식은 글리포세이트 유도체에 의한 DNA 손상으로부터 DNA를 보호할 수 있는 화합물을 사용하는 것이다. 본 연구에서는 저독성 수용성 필라[5]아렌 유도체를 기반으로, 글리포세이트 아이소프로파닐아민 염(GIS) 손상에 대한 DNA 보호 방안을 개발하는 방법을 최초로 제시하고 구현하였다. 필라[5]아렌 유도체, GIS 및 연어 정액으로부터 얻은 모델 DNA를 이용한 2성분 및 3성분 시스템과 이들의 세포독성을 연구하였다. 합성된 필라[5]아렌 유도체는 GIS와 상호작용하지 않았으나, GIS는 연어 정액의 DNA에 $\text{lg}K_a = 4.92$로 결합할 수 있었다. L-페닐알라닌 조각을 포함하는 필라[5]아렌 베타인 유도체와 디글리신 조각을 포함하는 에스터 유도체는 각각 $\text{lg}K_a = 5.24$ 및 $\text{lg}K_a = 4.88$로 DNA에 결합하였다. GIS를 가진 복합체(필라[5]아렌-DNA)에 대한 연구 결과, GIS와 DNA의 상호작용은 L-페닐알라닌 조각을 포함하는 베타인 필라[5]아렌($\text{lg}K_a = 3.60$)에 의해서만 저해되는 것으로 나타났다. 본 연구는 생체 고분자물질과의 경쟁적 결합에 따른 핵산 보호를 위한 베타인 필라[5]아렌 유도체의 가능한 응용 가능성을 보여주었다.ORIGINAL ABSTRACT
Herbicides are one of the main parts of pesticides used today. Due to the high efficiency and widespread use of glyphosate-based herbicides, the search for substances reducing their genotoxicity is an important interdisciplinary task. One possible approach for solving the problem of herbicide toxicity is to use compounds that can protect DNA from damage by glyphosate derivatives. For the first time, a method for developing DNA-protecting measures against glyphosate isopropylamine salt (GIS) damage was presented and realized, based on low-toxicity water-soluble pillar[5]arene derivatives. Two- and three-component systems based on pillar[5]arene derivatives, GIS, and model DNA from salmon sperm, as well as their cytotoxicity, were studied. The synthesized pillar[5]arene derivatives do not interact with GIS, while GIS is able to bind DNA from salmon sperm with lgKa = 4.92. The pillar[5]arene betaine derivative containing fragments of L-phenylalanine and the ester derivative with diglycine fragments bind DNA with lgKa = 5.24 and lgKa = 4.88, respectively. The study of the associates (pillar[5]arene-DNA) with GIS showed that the interaction of GIS with DNA is inhibited only by the betaine pillar[5]arene containing fragments of L-Phe (lgKa = 3.60). This study has shown a possible application of betaine pillar[5]arene derivatives for nucleic acid protection according to its competitive binding with biomacromolecules.| 저자 | Nazarova, A.; Padnya, P.; Khannanov, A.; Khabibrakhmanova, A.; Zelenikhin, P.; Stoikov, I. |
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| 저널 | International journal of molecular sciences |
| 권·호·쪽 | 24(9) |
| PMID | 37176066 |
| DOI | 10.1002/0471142956.cy0719s25 |
| MeSH | Male; Humans; Betaine; Nucleic Acids; Herbicides; Semen; DNA; Sodium Chloride; Sodium Chloride, Dietary; Glyphosate; Quaternary Ammonium Compounds; Calixarenes; Propylamines |