Los metalo-intercaladores que se unen al ADN son compuestos aromáticos policíclicos planos , cargados positivamente que desenrollan la doble hélice del ADN y se insertan entre los pares de bases del ADN . [1] Los metalo- intercaladores se insertan entre dos pares de bases intactas sin expulsar o reemplazar las bases nitrogenadas originales ; los enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas en el sitio de intercalación permanecen intactos. [1] [2] [3] Además del apilamiento πEntre las regiones aromáticas del intercalador y las bases nitrogenadas del ADN, la intercalación se estabiliza mediante interacciones van der Waals , hidrofóbicas , electrostáticas y entrópicas . [2] Esta capacidad de unirse a pares de bases de ADN específicos permite posibles aplicaciones terapéuticas de los metalointercaladores.
En el caso de los intercaladores de rutenio , la síntesis general consiste en preparar ligandos intercalados seguido de su acoplamiento a un complejo metálico de rutenio coordinado por ligandos auxiliares específicos. [6] [7] Ejemplos de complejos de rutenio anteriores utilizados como precursores para metalo-intercaladores incluyen cis-[Ru(bpy) 2 Cl 2 ] y cis-[Ru(phen) 2 Cl 2 ]∙2H 2 O, que pueden ser sintetizado en [Ru(bpy) 2 (maip)] 2+ , [Ru(bpy) 2 (paip)] 2+ , [Ru(bpy) 2 (bfipH)](ClO 4 ) 2 , y Ru(phen)2 (bfipH)]( ClO4 ) 2 . [4] [5]
Los intercaladores de metalo se apilan en π con pares de bases de ADN intactos después de ingresar a través de un surco, generalmente el mayor, (en contraste con los insertadores de metalo, que reemplazan los pares de bases expulsados después de ingresar al ADN de doble cadena a través del surco menor). [9] [10] La intercalación de un metalo-intercalador crea menos tensión en el dúplex de ADN que la inserción; los metalo-insertores inducen un desenrollamiento de la doble hélice y una apertura del esqueleto de fosfato mientras que los metalo-intercaladores aumentan marginalmente la elevación y el ancho del surco principal. [1] [9] La intercalación de compuestos metálicos entre pares de bases de ADN estabiliza eficazmente la doble hélice, aumentando la temperatura de fusión del dúplex de ADN. [8]La unión de los metalointercaladores al ADN es reversible y depende de las propiedades de la molécula intercalante. Los metalo-intercaladores con diferentes centros metálicos, estados de oxidación, geometrías de coordinación y tamaños generales exhibirán diferentes "profundidades de inserción". [3] Por ejemplo, los complejos planos cuadrados penetran más profundamente en los pares de bases de ADN que los complejos octaédricos o tetraédricos. [3] Además, las cargas positivas en el metalo-intercalador fortalecen la unión del ADN debido a la atracción electrostática a la columna vertebral de azúcar-fosfato cargada negativamente. [6]
Los metalo-intercaladores tienen una variedad de aplicaciones terapéuticas potenciales como resultado de su diversidad estructural y propiedades fotooxidativas universales. Una posible aplicación terapéutica de los metalo-intercaladores es combatir las células tumorales cancerosas dentro del cuerpo dirigiéndose a pares de bases de ADN específicos que no coinciden; la capacidad de modificar los ligandos unidos al centro metálico permite un alto grado de especificidad en las interacciones de unión entre el metalo-intercalador y la secuencia de ADN. [11] [12] [13] Por ejemplo, el ligando 5,6-crisenequinona diimina (chrysi) y sus análogos están diseñados para ser demasiado anchos para caber dentro del intervalo normal de los pares de bases de B-DNA, lo que provoca que se unen en cambio a las porciones más anchas de la hélice en los sitios desestabilizados de las bases que no coinciden.[11] [12] Después de la intercalación, la muestra se puede fotoactivar mediante la absorción de energía durante la irradiación con luz de longitud de onda corta. [1] Esta activación hace que las propiedades fotooxidativas del metalo-intercalador induzcan una escisión del esqueleto de fosfato de azúcar en el sitio del desajuste a través de un mecanismo de radicales. [1] [11] [12] Incluso en ausencia de irradiación, las interacciones entre el metalointercalador y el ADN pueden disminuir sustancialmente la proliferación de células que contienen ADN con pares de bases no coincidentes. [13]