Efeitos da cafeína sobre a estrutura da molécula de DNA: um estudo por espectroscopia de força

Abstract

Neste trabalho, utilizando a técnica de pinça óptica, foi possível estudar as alterações das propriedades mecânicas do complexo DNA-cafeína em função da concentração de cafeína na amostra, nos regimes de força iônica alta (concentração total de sódio de 150 mM) e força iônica baixa (concentração total de sódio de 1 mM). Utilizando o modelo de exclusão de vizinhos para ajustar os dados obtidos experimentalmente para o comprimento de contorno, demostramos que a cafeína não possui comportamento de intercalante. Além disso, fomos capazes de observar uma mudança conformacional da molécula de DNA devido a ligação com a cafeína, onde essa mudança ocorre no sentido de transformar o B-DNA em A-DNA. A alteração da força iônica da solução foi capaz de mudar a forma de interação da cafeína ao DNA. Para força iônica alta, a ligação da cafeína ao DNA apresenta cooperatividade positiva, possuindo um coeficiente de Hill (n) igual a 3. No regime de força iônica baixa, a cooperatividade da ligação desapareceu e o coeficiente de Hill diminuiu para 1. Fomos capazes também de estimar o constante de ligação da cafeína ao DNA como sendo Ki = (0,3 ± 0,02)10-¹M -¹ para força iônica alta e Ki(7,3 ± 4,0)10-¹M-¹regime de força iônica baixa.

In this work, by using the optical tweezer method, it was possible to study the changes of the mechanical properties of the DNA-caffeine compound according to the concentration of caffeine in the sample, for the high ionic strength regime (total sodium concentration of 150 mM) and for the low ionic strength regime (total sodium concentration of 1 mM). Using the neighbor-exclusion principle to adjust the data obtained experimentally to the contour length, we showed that the caffeine doesn't presente intercalating behavior. Besides, we were able to observe a conformational change in the DNA molecule due to the bonding with the caffeine, where this change occurs in the sense of changing the B-DNA into A-DNA. For the high ionic strength, the bonding of the caffeine with the DNA presents positive cooperativity, having a Hill coefficient (n) equals to 3. For the low ionic strength regime, the bonding cooperativity disappeared and the Hill coefficient decreased to 1. We were able to estimate the binding constant of the caffeine with the DNA as Ki = (0,3 ± 0,02)10-¹M -¹ ionic strength and Ki(7,3 ± 4,0)10-¹M-¹ or the high for the low ionic strength regime.