The impact of DNA-histone interactions on the binding of molecules in the minor groove of DNA - studies using bioinformatics and fluorescence microscopy methods

Istnieje wiele związków wiążących się w małym rowku DNA, między innymi barwniki drobnocząsteczkowe takie jak Hoechst czy DAPI. W ramach badań postawiono hipotezy dotyczące wpływu oddziaływań DNA-histony na wiązanie tego typu związków do DNA. Analizy wskazały, że szerokość małego rowka nie różni się znacząco pomiędzy DNA oddziałującym z rdzeniem histonowym, a krótkim, prostym fragmentem tego biopolimeru bez białek. Wykonano pomiar powierzchni DNA dostępnej dla rozpuszczalnika o promieniu równym cząsteczce Hoechst 33258 oraz DAPI. W warunkach eksperymentalnych zaobserwowano wzrost, a następnie spadek intensywności sygnału fluorescencji w jądrach komórkowych wybarwionych DAPI. Wyniki otrzymane za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej porównano z wynikami uzyskanymi przy użyciu metod bioinformatycznych. Na podstawie wyników postawiono hipotezę, że zmiana struktury nukleosomu prowadzi do zwiększenia powierzchni DNA dostępnej dla związków wiążących się w małym rowku tego polimeru, po pewnym czasie dochodzi do rozpadu rdzenia histonowego i zmiany struktury DNA na taką, która utrudnia wiązanie barwników.

There are many compounds that bind within the minor groove of DNA, including small molecular dyes such as Hoechst or DAPI. As part of the research, hypotheses were formulated regarding the influence of DNA-histone interactions on the binding of such compounds to DNA. Analyses indicated that the width of the minor groove does not significantly differ between DNA interacting with histone core and a short, simple fragment of this biopolymer without proteins. Measurements were taken of the DNA surface accessible to a solvent with a radius equal to that of the Hoechst 33258 and DAPI molecules. Under experimental conditions, an increase and then a decrease in fluorescence intensity signal was observed in cell nuclei stained with DAPI. The results obtained through fluorescence microscopy were compared with the results obtained using bioinformatics methods. Based on the findings, a hypothesis was formulated that changes in the nucleosome structure lead to an increase in the DNA surface accessible to compounds binding within the minor groove of this polimer, after a certain period, the histone core disintegrates, resulting in a change in DNA structure that hinders the binding of dyes.