Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Farrokhpour,Hassan Hadadzadeh
حسین فرخ پور (استاد راهنما) حسن حداد زاده (استاد مشاور)
 
STUDENT
Zahra Askari
زهرا عسکری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Theoretical Study of the Interaction of delta- and landa-[Ni(phen)2(dppz)]+2 Enantiomers with DNA and their Absorption and Circular Dichroism Spectra
The aim of this research is the investigation of the difference between the interaction of two enantiomers of Ni(II), ?-[Ni(phen)2(dppz)]+2 and ?-[Ni(phen)2(dppz)]+2, with DNA using the theoretical methods. Also, the effect of this interaction energy difference on the absorption and circular dichroism (CD) spectra of the enantiomers was investigated. The reason for performing this research is (a) this is the first theoretical study on the interaction of the enantiomers of an inorganic complex with DNA (b) experimental spectral and kinetic information about the conversion of mentioned enantiomers interacting with DNA are available in the literature. In the first part of the study, a detailed molecular docking study was performed for each enantiomer separately, to find the best interaction site of the DNA for the enantiomers. The docking of one and two enantiomers to the DNA was performed separately, and the structure of complexes including ?-DNA, ?-DNA, ?-?-DNA, ?-?-DNA, ?-?-DNA, and ?-?-DNA were determined. Two different interaction modes were explored for each enantiomer, so that the ?-enantiomer tends to locate its dppz and one phen ligands in the groove of DNA, while the ?-enantiomer tends to locate its dppz ligand in the groove of DNA. In the docking of the second enantiomer to ?-DNA and ?-DNA complexes, it was observed that the second enantiomer tends to locate near the first enantiomer, and the probability of locating two enantiomers far away from each other interacting with DNA is low. To obtain more reasonable values for the interaction energies of enantiomers and examine the tendency of enantiomers for the intercalation interaction, the semiempirical quantum study employing PM6 method and quantum calculation in the ONIOM scheme was performed in the gas phase and water, separately. In the ONIOM method, the enantiomers were considered in the high layer employing M06-2X functional. It was observed that the interaction of the ? enantiomer with DNA is stronger than that of ? enantiomer. The optimized structures of complexes obtained from the quantum calculations were compared to the corresponding structures obtained from the docking study to investigate the effect of the interaction on the position of the DNA base pairs in the direct interaction with enantiomers. The absorption and CD spectra of isolated enantiomers and enantiomers interacting with DNA were calculated and compared with each other. The calculations showed that the interaction with DNA decreased the optical rotatory strength of the enantiomers compared to that of isolated enantiomers, which this
هدف از این پایان¬نامه، بررسی تفاوت برهمکنش انانتیومرهای نیکل(?)، شامل 2+[Ni(phen)2(dppz)]-? و 2+[Ni(phen)2(dppz)]- ? با DNA به روش نظری است. هم¬چنین بررسی اثر تفاوت برهمکنش انانتیومرها با DNA بر روی طیف جذبی و دورنگ¬نمایی دورانی circular dichroism (CD)))( مورد بررسی قرار گرفت. علت انجام این پژوهش این بود که تاکنون رفتار دو انانتیومر یک کمپلکس معدنی در کنار DNA از طریق محاسبات نظری در مقالات بررسی نشده است. با توجه به اطلاعات تجربی برهمکنش این دو انانتیومر باDNA و اطلاعات طیفی مربوط به آن¬ها، مطالعه¬ی نظری عمیقی در این مورد انجام شد. در ابتدا مطالعات داکینگ مولکولی با جزئیات کامل در شرایط کاملا یکسان بر روی هر انانتیومر صورت گرفت. در فرآیند داکینگ، DNA با یک و دو انانتیومر به طور جداگانه برهمکنش داده شده است و ساختار انواع کمپلکس¬ها شامل ?-DNA، ?-DNA،?-?-DNA ، ?-?-DNA، ?-?-DNA و ?-?-DNA به دست آمد. فرآیند داکینگ دو شیوه¬ی برهمکنش متفاوت برای دو انانتیومر پیش¬بینی نمود به طوری که انانتیومر ? تمایل دارد که دو لیگاند خود شامل dppz و phen را در شیار DNA قرار دهد، در حالی که انانتیومر ? تنها لیگاند dppz را در شیار DNA قرار می¬دهد. در داکینگ دومین انانتیومر به کمپلکس¬های قبلی مشاهده گردید که انانتیومر دوم تمایل به قرارگیری در کنار انانتیومر اول را دارد و احتمال قرار گرفتن دو انانتیومر دور از یکدیگر در برهمکنش با DNA کم است. به منظور به دست آوردن برآورد بهتری ازمقدار انرژی برهمکنش انانتیومرها با DNA و مشاهده تمایل انانتیومرها برای برهمکنش از نوع اینترکلیشن با DNA، محاسبات کوانتومی نیمه¬تجربی(PM6) و محاسبات کوانتومی در چارچوب ONIOM در فاز گازی و حلال آب به طور جداگانه انجام شدند. ملاحظه گردید که برهمکنش انانتیومر ? با DNA از برهمکنش ? با DNA قوی-تر است. ساختارهای بهینه شده با استفاده از روش¬های کوانتومی با ساختارهای مشابه که از داکینگ مولکولی به دست آمده¬اند، مقایسه شدند تا تاثیر برهمکنش انانتیومرها برروی پله¬های DNA در مجاورت انانتیومرها آشکار شود. همچنین تغییر در جهت-گیری انانتیومر در شیار DNA نیز بررسی شد. در محاسبات ONIOM، انانتیومر در لایه¬ی بالا با انتخاب روش M06-2X در نظر گرفته شده است. طیف¬های جذبی و CD انانتیومرها در حالت منزوی و در برهمکنش با DNA محاسبه شدند و تفاوت دو انانتیومر از دیدگاه طیفی وقتی در حال برهمکنش هستند، بررسی شد. محاسبات نشان دادند که شدت طیف¬های CD هر دو انانتیومر در اثر برهمکنش با DNA کاهش می¬یابد که این کاهش برای انانتیومر ? بیشتر از ? است. نتایج به دست آمده در این پژوهش پیشنهاد می¬کنند که تبدیل انانتیومر ? به ? کندتر از معکوس آن است که این موضوع در توافق با نتایج تجربی است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی