The effect of DNA methylation on DNA structure and DNA-small molecule interactions

Epigenetik, DNA yapısı, gen ifadesi ve fenotipte görülen, DNA diziniyle ilişkili olmayan, kalıtsal değişiklikleri konu alan bir bilim dalıdır. Epigenetik modifikasyonların kanser dahil olmak üzere pek çok hastalıkla ilişkili olduğu bilinmektedir. Bu modifikasyonlardan biri, sitozinlerin 5. karbonunda görülen DNA metilasyonudur. Farklı kanser tiplerinde farklı metilasyon seviyeleri gözlenmektedir; ancak bu farklılığa yol açan mekanizma henüz tam anlamıyla anlaşılamamıştır. DNA'nın esnekliğinin azalmasına sebep olan stabilitedeki artışın bu farklılığa sebep olan nedenlerden biri olduğu ve gen ifadesini etkilediği düşünülmektedir. Bu çalışmada deoksi-5-metilsitozinin (d5mC) çift zincirli Dickerson dodecamer (DDD)'in stabilitesi ve ikincil yapısı üzerine olan etkileri UV-Vis ve CD spektrofotometri kullanılarak sistematik olarak incelenmiştir. Bu amaçla, farklı sayıda ve pozisyonda d5mC içeren DDD dizinleri karşılaştırılmıştır. Elde ettiğimiz sonuçlar, d5mC pozisyonunun DDD stabilitesi ve yapısına herhangi bir etkisi olmadığını, d5mC miktarının artışının ise DNA yapısını bir nebze değiştirdiğini ve stabiliteyi artırdığını göstermiştir. Buna ek olarak, DNA metilasyonunun DNA-küçük molekül etkileşimi üzerindeki etkileri de d5mC içermeyen DDD ve 8 adet d5mC içeren DDD8 dizinleri model olarak kullanılarak belirlenmiştir. Tüm moleküller, özellikle interkalatörler (oluklara bağlanan moleküllere göre daha düşük bağlanma sabitine sahip olsalar da), DDD'nin yapısını DDD8'e göre daha fazla değiştirmiş; ancak DDD8'in stabilitesi üzerinde DDD'ye göre daha etkili olmuşlardır. d5mC varlığında DNA'nın stabilite kazanması, küçük moleküllerin bağlanmasından kaynaklanan yapısal değişiklikleri engellemiştir. Bu tez, spesifik DNA metilasyon bölgelerini hedefleyen yeni ilaç adaylarının tasarlanması için bir kapı açmıştır.