Investigação das interações da molécula de DNA com elementos terras-raras

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Batista, Josiane Aparecida Duarte
• Orientador(a): Bell, Maria José Valenzuela
• Banca de defesa: Rocha, Márcio Santos , Lima, Carlos Henrique Moreira , Brandão, Mariana da Costa Novo Pimenta , Silva, Eduardo Ferreira da , Anjos, Virgílio de Carvalho dos
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Física
• Departamento: ICE – Instituto de Ciências Exatas
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Európio; Érbio; Itérbio; Neodímio; DNA; Espectroscopia de força de molécula única; Pinças ópticas; Eletroforese; Ligação cooperativa; Europium; Erbium; Ytterbium; Neodymium; Single molecule force spectroscopy; Optical tweezers; Electrophoresis; Cooperative binding
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
• Link de acesso: https://doi.org/10.34019/ufjf/te/2023/00093; https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/16238

Os óxidos de Európio (Eu2O3), Érbio (Er2O3), Itérbio (Yb2O3) e Neodímio (Nd2O3) foram usados para avaliar a afinidade destes elementos de terras raras na interação com moléculas de DNA de fita dupla. Para realizar o estudo, utilizamos espectroscopia de força de molécula única com pinças ópticas e ensaios de eletroforese em gel. Os ensaios de espectroscopia de força mostram que todas as quatro terras raras estudadas apresentaram uma forte interação com o DNA de fita dupla. A interação entre o Eu2O3 e a molécula de DNA é independente da força iônica usada no ambiente circundante. O Eu2O3 tende a se ligar de forma cooperativa, formando aglomerados de moléculas (∼ 3) e apresenta uma alta constante de ligação de associação de equilíbrio da ordem de 105 M− 1 . Além disso, a eletroforese em gel confirma o caráter eletrostático fraco da interação e mostra explicitamente que o Eu2O3 não interfere na intercalação na dupla hélice. O Er2O3 apresenta uma forte interação com o DNA de fita dupla, condensando-o fortemente para concentrações acima de 0,04 µM, levando a uma redução de mais de 50% do seu comprimento de contorno. Observamos também que essa condensação é reversível, pois para experimentos de altas forças em uma concentração de 0,1 µM do óxido podemos atingir novamente o comprimento do contorno original do DNA. A capacidade de compactação da estrutura da molécula de DNA apresentada pelo Er2O3 torna-o promissor para a aplicabilidade na terapia gênica, por exemplo. Vimos que o Er2O3, o Yb2O3 e o Nd2O3 impedem a desnaturação induzida por força na cadeia da dupla hélice. Além de possuírem alta afinidade com a molécula, pois possuem uma constante de ligação de associação de equilíbrio da ordem de 106 M-1 a 107 M-1 . Para o Yb2O3 e o Nd2O3, observamos que além de alta afinidade, eles são também cooperativos, indicando que quando se ligam à molécula de DNA, colaboram com a próxima ligação que acontecerá, formando aglomerados de moléculas semelhantes ao Eu2O3. A cooperatividade é medida pelo expoente de Hill, que é obtido através do comprimento de persistência em função da concentração dos metais estudados separadamente. Tais resultados demonstram o potencial das terras raras para interagir com ácidos nucléicos e sugerem fortemente que esses elementos de terras raras possam ser considerados para o projeto de novos fármacos anticancerígenos à base de metais.