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Spectral analysis of naturally occurring methylxanthines (theophylline, theobromine and caffeine) binding with DNA.

天然メチルキサンチン(テオフィリン、テオブロミン、カフェイン)のDNA結合に関する分光分析 (機械翻訳の邦題)

PloS one2012Johnson IM, Prakash H, Prathiba J, et al.
研究デザインその他の原著論文
対象未確定

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研究デザイン
その他の原著論文
対象
未確定
出版年
2012
出典
doi.org
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状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/03
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公開

日本語要約(機械生成)

核酸は細胞活動を調節する多様な分子と動的平衡状態にあり、その構造やコンフォメーションの完全性は、核酸結合リガンドや薬物分子の標的化により生物活性を変化させうる。本研究では、天然メチルキサンチンであるテオフィリン、テオブロミン、カフェインとDNAとの相互作用を、UV吸収およびFTIR分光法を用いて調べ、Mg2+存在下やDNAのヘリックス-コイル転移(Tm/pH融解プロファイル)における結合親和性を検討した。その結果、これらは全て用量依存的にDNAに結合し、結合定数はDNA-テオフィリンが3.5×10^3 M^-1、DNA-テオブロミンが1.1×10^3 M^-1、DNA-カフェインが3.8×10^3 M^-1であった。Tm/pH融解プロファイルでは、ネイティブな二重らせん構造よりもヘリックス-コイル転移中に24-35%結合活性が増加した。FTIR分析により、これらはDNAの全ての塩基対(A-T、G-C)およびリン酸基と水素結合で相互作用することが示された。Mg2+存在下ではDNA構造がB型からA型へ変化したが、DNA-メチルキサンチン複合体やMg2+非存在下ではB型が維持された。結合親和性の順序は、ネイティブDNAに対してはカフェイン≧テオフィリン>テオブロミン、変性DNAおよび二価金属イオン存在下ではテオフィリン≧テオブロミン>カフェインであった。

この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。

抄録

Nucleic acids exist in a dynamic equilibrium with a number of molecules that constantly interact with them and regulate the cellular activities. The inherent nature of the structure and conformational integrity of these macromolecules can lead to altered biological activity through proper targeting of nucleic acids binding ligands or drug molecules. We studied the interaction of naturally occurring methylxanthines such as theophylline, theobromine and caffeine with DNA, using UV absorption and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopic methods, and especially monitored their binding affinity in the presence of Mg(2+) and during helix-coil transitions of DNA by temperature (T(m)) or pH melting profiles. The study indicates that all these molecules effectively bind to DNA in a dose dependent manner. The overall binding constants of DNA-theophylline = 3.5×10(3) M(-1), DNA-theobromine = 1.1×10(3) M(-1), and DNA-Caffeine = 3.8×10(3) M(-1). On the other hand T(m)/pH melting profiles showed 24-35% of enhanced binding activity of methylxanthines during helix-coil transitions of DNA rather than to its native double helical structure. The FTIR analysis divulged that theophylline, theobromine and caffeine interact with all the base pairs of DNA (A-T; G-C) and phosphate group through hydrogen bond (H-bond) interaction. In the presence of Mg(2+), methylxanthines altered the structure of DNA from B to A-family. However, the B-family structure of DNA remained unaltered in DNA-methylxanthines complexes or in the absence of Mg(2+). The spectral analyses indicated the order of binding affinity as "caffeine≥theophylline>theobromine" to the native double helical DNA, and "theophylline≥theobromine>caffeine to the denatured form of DNA and in the presence of divalent metal ions.

MeSH

CaffeineDNASpectroscopy, Fourier Transform InfraredTheobromineTheophylline

DOI 10.1371/journal.pone.0050019

PMID 23236361

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