Uv/vis και ftir φασματοσκοπικός χαρακτηρισμός του σύμπλοκου cu-bleomycin, παρουσία και απουσία DNA - Μηνά, Κωνσταντίνα (Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Περιβάλλοντος , Σχολή Γεωτεχνικών Επιστημών και Διαχείρισης Περιβάλλοντος,Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Κύπρου, 2014)
Η bleomycin (μπλεομυκίνη, BLM) είναι ένα αντιβιοτικό που δρα κατά των όγκων και ανήκει σε μια τάξη γλυκοπεπτιδικών, αντικαρκινικών παραγόντων. Απομονώθηκε για πρώτη φορά το 1966 από το βακτήριο Streptomyces verticillus. Η ενδοκυτταρική τοξική δράση της bleomycin στους ανθρώπους είναι αποτέλεσμα της ικανότητας δέσμευσης του σιδήρου (Fe11) και της οξειδοαναγωγικής ενεργοποίησης του μοριακού οξυγόνου (Ο2). Συγκεκριμένα, η bleomycin αντιδρά με τα ιόντα μετάλλου (Fe11) παράγοντας ένα ψευδοένζυμο, το οποίο αντιδρά με την σειρά του με το οξυγόνο. Αυτό οδηγεί στην παραγωγή ελεύθερων ριζών υπεροξειδίου και υδροξειδίου και στην απαγωγή ενός ατόμου υδρογόνου από την βάση των νουκλεϊκών οξέων. Αυτή η διαδικασία έχει ως αποτέλεσμα την διάσπαση της διπλής έλικας του DNA, καθώς και τις ασυνήθιστες τριτοταγείς δομές του RNA. Αντικείμενο της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη του συμπλόκου Cu2+- bleomycin. Η μελέτη βασίζεται στην δέσμευση του χαλκού (Cu) στο ενεργό κέντρο της bleomycin. Μετά τον χαρακτηρισμό του συμπλόκου Cu -bleomycin σε συνθήκες ισορροπίας, σειρά είχε ο χαρακτηρισμός των δομικών διακυμάνσεων που παρατηρούνται κατά την συναρμογή ενός υποκαταστάτη. Ο υποκαταστάτης στην παρούσα μελέτη είναι το υπεροξείδιο του υδρογόνου (Η2Ο2), το οποίο δεσμεύεται στο μέταλλο και δημιουργεί το σύμπλοκο HOO-Cun-bleomycin. Στην συνέχεια, η όλη μελέτη επαναλήφθηκε σε συνθήκες παρουσίας αναγωγικού, οξυγόνου και μετά DNA, έτσι ώστε να εξακριβωθεί ο επιλεκτικός τρόπος αλληλεπίδρασης της bleomycin με το DNA, καθώς και η επίδραση που αυτό ασκεί στην δυναμική του συστήματος Cu2+-bleomycin. Βασικά εργαλεία για την παραπάνω μελέτη είναι η φασματοσκοπία ορατού- υπεριώδους (UV/Vis) και η υπέρυθρη φασματοσκοπία (IR). Με την χρήση της UV/Vis φασματοσκοπίας γίνεται ο αρχικός χαρακτηρισμός της βασικής ηλεκτρονικής κατάστασης των συμπλόκων της bleomycin, παρουσία και απουσία DNA, ούτως ώστε να εξακριβωθεί ο τρόπος με τον οποίο η bleomycin δρα επιλεκτικά με το DNA. Στην συνέχεια, γίνεται η χρήση της IR φασματοσκοπίας, η οποία είναι μία πολύ ευαίσθητη τεχνική και γίνεται ο χαρακτηρισμός της δονητικής κατάστασης των συμπλόκων της bleomycin. Επίσης, εξετάζεται η χημεία του συμπλόκου Cu -bleomycin, παρουσία και απουσία DNA, με σκοπό να παρατηρηθεί η δέσμευση του μετάλλου στην bleomycin και η αντίδραση του συμπλόκου με DNA. Αρχικά μελετήθηκε η αντίδραση του συμπλόκου Cu2+-bleomycin, παρουσία και απουσία DNA με την χρήση UV/Vis φασματοσκοπίας, όπου παρατηρήθηκε η αντίδραση του συμπλόκου και η απορρόφηση των ενώσεων σε συγκεκριμένα μήκη κύματος (nm). Η αντίδραση του συμπλόκου υπό την παρουσία οξυγόνου δεν φαίνεται ότι γίνεται ξεκάθαρα αφού δεν έχει δείξει κάποιο θετικό αποτέλεσμα. Το ίδιο έγινε με την αντίδραση του συμπλόκου Cu -BLM-DNA με το Η2Ο2. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι από την φύση του ο χαλκός έχει ασθενείς μεταβάσεις, δηλαδή δεν έχει ισχυρή ένταση. Στην συνέχεια, έγινε η μελέτη του συμπλόκου με την χρήση της IR φασματοσκοπίας. Με αυτήν την τεχνική, οι δονήσεις των ενώσεων φαίνονται λίγο πιο ξεκάθαρα και παρατηρήθηκε η αντίδραση του συμπλόκου σε συγκεκριμένους κυματαριθμούς (cm-1). Η διαφορά με την UV/Vis φασματοσκοπία είναι ότι η φασματοσκοπία IR είναι μία ευαίσθητη τεχνική για τον χαρακτηρισμό των ενώσεων, γι' αυτό χρήζει ιδιαίτερης προσοχής, κυρίως στις δονήσεις που παρουσιάζονται λόγω θορύβου ή αέρα. Καταλήγοντας, απώτερος σκοπός-στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η χρήση του χαλκού για την δημιουργία του συμπλόκου Cu2+-bleomycin, ούτως ώστε να παρατηρηθεί ο σχηματισμός κάποιων ενδιάμεσων με βάση τις αντιδράσεις του συμπλόκου με Ο2 ή Η2Ο2 καθώς, και η ικανότητα του συμπλόκου να διασπάσει το DNA και το RNA. Χρησιμοποιήθηκε ο χαλκός γιατί αποτελεί μέταλλο με φυσιολογική σημασία μαζί με τον σίδηρο (Fe). Επομένως, σημαντικό σημείο αναφοράς της παρούσας πτυχιακής είναι ο οπτικός και δονητικός χαρακτηρισμός του συμπλόκου Cu2+-bleomycin, παρουσία και απουσία DNA.
Keywords: bleomycin; βακτήριο Streptomyces verticillus; Cu2+- bleomycin; Χαλκός (Cu)