On the Effect of Ionizing Radiation on a Fluorescent Dye in Solution, in Complex with DNA and in Its Cholesteric Liquid-Crystalline Dispersion

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A comprehensive study on the behavior of SYBR Green I (SG) dye when it is exposed to ionizing radiation (IR) in solution in the free state, in complex with DNA, and also in its cholesteric liquid-crystalline dispersions (CLCDs) was performed. It has been shown that introduction of SG into the DNA CLCD not only significantly increases its own resistance to IR but also leads to the emergence of additional functionality in these promising dosimetric systems – the ability to register the absorbed dose by the changes in fluorescence intensity or amplitude of the induced circular dichroism signal. The dye addition also makes it possible to significantly expand the range of doses registered with their help.

About the authors

M. A. Kolyvanova

Burnazyan Federal Medical Biophysical Center, Federal Medical Biological Agency of the Russian Federation; Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Moscow, 123098 Russia; Moscow, 119334 Russia

M. A. Klimovich

Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Moscow, 119334 Russia

A. V. Belousov

Burnazyan Federal Medical Biophysical Center, Federal Medical Biological Agency of the Russian Federation; Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Moscow, 123098 Russia; Moscow, 119334 Russia

V. A. Kuzmin

Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Moscow, 119334 Russia

V. N. Morozov

Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: morozov.v.n@mail.ru
Moscow, 119334 Russia

References

  1. Jordan K., Avvakumov N. // Phys. Med. Biol. 2009. V. 54. № 22. P. 6773. https://doi.org/10.1088/0031-9155/54/22/002
  2. Abd El-kareem M. S. M., Abdelhady A. M., Elmaghraby E. K. et al. // Radiat. Phys. Chem. 2025. V. 226. P. 112284. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2024.112284
  3. El-Assy N. B., Ibrahim I. A., Abdel-Fattah A. T. et al. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 1986. V. 97. P. 247. https://doi.org/10.1007/bf02035669
  4. Vysotskaya N. A., Bortun L. N., Ogurtsov N. A. et al. // Int. J. Radiat. Appl. Instrum. Part C. 1986. V. 28. № 5–6. P. 469. https://doi.org/10.1016/1359-0197(86)90171-2
  5. Gafar S. M., El-Kelany M. A., El-Shawadfy S. R. // J. Radiat. Res. Appl. Sci. 2018. V. 11. № 3. P. 190. https://doi.org/10.1016/j.jrras.2018.01.004
  6. Oberoi P. R., Fuke C. A., Maurya C. B. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2020. V. 466. P. 82. https://doi.org/10.1016/j.nimb.2020.01.019
  7. Kinashi K., Tsuchida H., Sakai W. et al. // ChemistryOpen. 2020. V. 9. № 5. P. 623. https://doi.org/10.1002/open.202000071
  8. Park M. A., Moore S. C., Limpa-Amara N. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2006. V. 569. № 2. P. 543. https://doi.org/10.1016/j.nima.2006.08.090
  9. Ergun E. // J. Fluoresc. 2021. V. 31. № 4. P. 941. https://doi.org/10.1007/s10895-021-02715-2
  10. Jiang L., Li W., Nie J. et al. // ACS Sens. 2021. V. 6. № 4. P. 1643. https://doi.org/10.1021/acssensors.1c00204
  11. Qin D., Han Y., Hu L. // J. Fluoresc. 2023. V. 33. № 5. P. 2015. https://doi.org/10.1007/s10895-023-03205-3
  12. Kolyvanova M. A., Klimovich M. A., Koshevaya E. D. et al. // Photonics. 2023. V. 10. № 6. P. 671. https://doi.org/10.3390/photonics10060671
  13. Choudhary M. K., Gorai S., Patro B. S. et al. // ChemPhotoChem. 2023. V. 8. № 2. P. e202300245. https://doi.org/10.1002/cptc.202300245
  14. Lifanovsky N. S., Yablontsev N. A., Belousov A. V. et al. // J. Fluoresc. 2024. In press. https://doi.org/10.1007/s10895-024-03934-z
  15. Lifanovsky N., Spector D., Egorov A. et al. // Spectrochim. Acta A Mol. Biomol. Spectrosc. 2025. V. 326. P. 125227. https://doi.org/10.1016/j.saa.2024.125227
  16. Колыванова М. А., Лифановский Н. С., Никитин Е. А. и др. // Химия высоких энергий. 2024. Т. 58. № 2. P. 107. https://doi.org/10.31857/s0023119324020042
  17. de Groot F. M. H., Gottarelli G., Masiero S. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1997. V. 36. № 9. P. 954. https://doi.org/10.1002/anie.199709541
  18. Obeidat M., McConnell K. A., Li X. et al. // Med. Phys. 2018. V. 45. № 7. P. 3460. https://doi.org/10.1002/mp.12956
  19. Li X., McConnell K. A., Che J. et al. // Radiat. Res. 2020. V. 194. № 2. P. 173. https://doi.org/10.1667/rr15500.1
  20. Ai Z., Wang L., Guo Q. et al. // Chem. Commun. 2021. V. 57. № 41. P. 5071. https://doi.org/10.1039/d1cc01851e
  21. Евдокимов Ю. М., Салянов В. И., Семенов С. В., Скуридин С. Г. Жидкокристаллические дисперсии и наноконструкции ДНК. М.: Радиотехника, 2008. 296 с.
  22. Kolyvanova M. A., Klimovich M. A., Shibaeva A. V. et al. // Liq. Cryst. 2022. V. 49. № 10. P. 1359. https://doi.org/10.1080/02678292.2022.2032854
  23. Kolyvanova M. A., Klimovich M. A., Belousov A. V. et al. // Photonics. 2022. V. 9. № 11. P. 787. https://doi.org/10.3390/photonics9110787
  24. Ouameur A. A., Tajmir-Riahi H. A. // J. Biol. Chem. 2004. V. 279. № 40. P. 42041. https://doi.org/10.1074/jbc.M406053200
  25. Zipper H., Brunner H., Bernhagen J. et al. // Nucleic Acids Res. 2004. V. 32. № 12. P. e103. https://doi.org/10.1093/nar/gnh101
  26. Morozov V. N., Klimovich M. A., Kostyukov A. A. et al. // J. Lumin. 2022. V. 252. P. 119381. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2022.119381
  27. Климович М. А., Колыванова М. А., Дементьева О. В. и др. // Коллоидный журнал. 2023. Т. 85. № 5. С. 583. https://doi.org/10.31857/s0023291223600542
  28. Armitage B. A. Cyanine dye–DNA interactions: intercalation, groove binding, and aggregation. In: Waring M. J., Chaires J. B. DNA Binders and related subjects. Springer, Berlin, 2005, pp. 55–76. https://doi.org/10.1007/b100442
  29. Dragan A. I., Pavlovic R., McGivney J. B. et al. // J. Fluoresc. 2012. V. 22. P. 1189. https://doi.org/10.1007/s10895-012-1059-8
  30. Cosa G., Focsaneanu K. S., McLean J. R. et al. // Photochem. Photobiol. 2001. V. 73. № 6. P. 585. https://doi.org/10.1562/0031-8655(2001)073<0585:ppofdd>2.0.co;2
  31. Saarnio V. K., Alaranta J. M., Lahtinen T. M. // J. Mater. Chem. B. 2021. V. 9. № 16. P. 3484. https://doi.org/10.1039/d1tb00312g
  32. Alaranta J. M., Truong K. N., Matus M. F. et al. // Dyes Pigm. 2023. V. 208. P. 110844. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2022.110844
  33. Miller S. E., Taillon-Miller P., Kwok P. Y. // Biotechniques. 1999. V. 27. № 1. P. 34. https://doi.org/10.2144/99271bm05
  34. Noble R. T., Fuhrman J. A. // Aquat. Microb. Ecol. 1998. V. 14. P. 113. https://doi.org/10.3354/ame014113
  35. Ririe K. M., Rasmussen R. P., Wittwer C. T. // Anal. Biochem. 1997. V. 245. № 2. P. 154. https://doi.org/10.1006/abio.1996.9916
  36. Marie D., Partensky F., Jacquet S. et al. // Appl. Environ. Microbiol. 1997. V. 63. № 1. P. 186. https://doi.org/10.1128/aem.63.1.186-193.1997
  37. Кудряшов Ю. Б. Радиационная биофизика (ионизирующие излучения). М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. 448 с.
  38. Clark G. L., Bierstedt Jr. P. E. // Radiat. Res. 1955. V. 2. № 3. P. 199. https://doi.org/10.2307/3570248
  39. El-Assy N. B., El-Wakeel E. I., Abdel Fattah A. A. // Int. J. Rad. Appl. Instrum. A. 1991. V. 42. № 1. P. 89. https://doi.org/10.1016/0883-2889(91)90129-o
  40. Chen Y. P., Liu S. Y., Yu H. Q. et al. // Chemosphere. 2008. V. 72. № 4. P. 532. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2008.03.054
  41. Teif V. B., Bohinc K. // Prog. Biophys. Mol. Biol. 2011. V. 105. № 3. P. 208. https://doi.org/10.1016/j.pbiomolbio.2010.07.002
  42. Tankovskaia S. A., Kotb O. M., Dommes O. A. et al. // Spectrochim. Acta A Mol. Biomol. Spectrosc. 2018. V. 200. P. 85. https://doi.org/10.1016/j.saa.2018.04.011
  43. Beshir W. B., Eid S., Gafar S. M. et al. // Appl. Radiat. Isot. 2014. V. 89. P. 13. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2013.11.030
  44. Denison L., Haigh A., D’Cunha G. et al. // Int. J. Radiat. Biol. 1992. V. 61. № 1. P. 69. https://doi.org/10.1080/09553009214550641
  45. Begusová M., Spotheim-Maurizot M., Michalik V. et al. // Int. J. Radiat. Biol. 2000. V. 76. № 1. P. 1. https://doi.org/10.1080/095530000138952
  46. Eberhardt M. K., Colina R. // J. Org. Chem. 1988. V. 53. № 5. P. 1071. https://doi.org/10.1021/jo00240a025
  47. Babbs C. F., Griffin D. W. // Free Radic. Biol. Med. 1989. V. 6. № 5. P. 493. https://doi.org/10.1016/0891-5849(89)90042-7
  48. Baldock D., Nebe-von-Caron G., Bongaerts R. et al. // Methods Appl. Fluoresc. 2013. V. 1. № 4. P. 045001. https://doi.org/10.1088/2050-6120/1/4/045001
  49. Jordan C. F., Lerman L. S., Venable J. H. // Nat. New Biol. 1972. V. 236. № 64. P. 67. https://doi.org/10.1038/newbio236067a0
  50. Евдокимов Ю. М., Скуридин С. Г., Салянов В. И. и др. // Биофизика. 2015. Т. 60. № 5. С. 861.
  51. Ellestad G. A. Drug and natural product binding to nucleic acids analyzed by electronic circular dichroism. In: Berova N., Polavarapu P. L., Nakanishi K., Woody R. W. Comprehensive chiroptical spectroscopy: applications in stereochemical analysis of synthetic compounds, natural products, and biomolecules. Volume 2. John Wiley & Sons, Inc., New Jersey, 2012, pp. 635–664. https://doi.org/10.1002/9781118120392.ch20
  52. Иванов А. А., Салянов В. И., Стрельцов С. А. и др. // Биоорганическая химия. 2011. Т. 37. № 4. С. 530.
  53. Коваль В. С., Иванов А. А., Салянов В. И. и др. // Биоорганическая химия. 2017. Т. 43. № 2. С. 167. https://doi.org/10.7868/s0132342317020105
  54. Koval V. S., Arutyunyan A. F., Salyanov V. I. et al. // Bioorg. Med. Chem. 2020. V. 28. № 7. P. 115378. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2020.115378
  55. Морозов В. Н., Климович М. А., Колыванова М. А. и др. // Химия высоких энергий. 2021. Т. 55. № 5. С. 339. https://doi.org/10.31857/s0023119321050089
  56. Morozov V. N., Klimovich M. A., Shibaeva A. V. et al. // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. № 14. P. 11365. https://doi.org/10.3390/ijms241411365
  57. Колыванова М. А., Климович М. А., Шишмакова Е. М. и др. // Коллоидный журнал. 2024. Т. 86. № 3. С. 344. https://doi.org/10.31857/s0023291224030049
  58. Колыванова М. А., Белоусов А. В., Кузьмин В. А. и др. // Химия высоких энергий. 2022. Т. 56. № 5. С. 416. https://doi.org/10.31857/s0023119322050072
  59. Morozov V. N., Kolyvanova M. A., Dement’eva O. V. et al. // J. Lumin. 2020. V. 219. P. 116898. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2019.116898
  60. Keller D., Bustamante C. // J. Chem. Phys. 1986. V. 84. № 6. P. 2972. https://doi.org/10.1063/1.450278
  61. Barzda V., Mustárdy L., Garab G. // Biochemistry. 1994. V. 33. № 35. P. 10837. https://doi.org/10.1021/bi00201a034
  62. Yevdokimov Y. M., Skuridin S. G., Semenov S. V. et al. // J. Biol. Phys. 2017. V. 43. № 1. P. 45. https://doi.org/10.1007/s10867-016-9433-4
  63. Hur J. H., Lee A. R., Yoo W. et al. // FEBS Lett. 2019. V. 593. № 18. P. 2628. https://doi.org/10.1002/1873-3468.13513
  64. Alexander P., Charlesby A. // J. Polym. Sci. 1957. V. 23. № 103. P. 355. https://doi.org/10.1002/pol.1957.1202310331
  65. Sakurada I., Ikad Y. // Bull. Inst. Chem. Res., Kyoto Univ. 1963. V. 41. № 1. P. 103.
  66. Wang B., Kodama M., Mukataka S. et al. // Polym. Gels Networks. 1998. V. 6. № 1. P. 71. https://doi.org/10.1016/s0966-7822(98)00003-3
  67. Sidorova N. Y., Rau D. C. // Biopolymers. 1995. V. 35. № 4. P. 377. https://doi.org/10.1002/bip.360350405
  68. Qu X., Chaires J. B. // J. Am. Chem. Soc. 2001. V. 123. № 1. P. 1. https://doi.org/10.1021/ja002793v
  69. Degtyareva N. N., Wallace B. D., Bryant A. R. et al. // Biophys. J. 2007. V. 92. № 3. P. 959. https://doi.org/10.1529/biophysj.106.097451
  70. Yu H., Ren J., Chaires J. B. et al. // J. Med. Chem. 2008. V. 51. № 19. P. 5909. https://doi.org/10.1021/jm800826y
  71. Timasheff S. N. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998. V. 95. № 13. P. 7363. https://doi.org/10.1073/pnas.95.13.7363

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».