Advertisement

Journal of thermal analysis

, Volume 11, Issue 3, pp 359–376 | Cite as

Thermal analysis of 5-halo-2'-deoxynucleosides

  • P. G. Olafsson
  • A. M. Bryan
Article

Abstract

Heat may be a mutagenic agent which could be more important to evolution than are the ordinary errors in DNA replication. Therefore, it is necessary to know the stability of heredity determinants to thermal energy. Consequently, a thermal analysis, via differential scanning calorimetry (DSC), has been undertaken, using model compounds (crystalline 2'-deoxyribonucleosides and their 5-halo derivatives) to provide information regarding: 1. bond free energies maintaining the fibrous structure in nucleic acids e.g. H-bonding,π-complexing and dipole induced dipole interaction. 2. susceptibility to thermal degradation e.g. thermolytic cleavage of the glycosidic bond and deamination of the bases.

Interpretation of the thermal curves has been facilitated and enhanced by utilization of a DSC-TLC analytical technique. Based on these data, a mechanism for the thermolysis of the glycosidic bond in the melt has been considered.

Keywords

Differential Scanning Calorimetry Thermal Degradation Thermolysis Glycosidic Bond Cela 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Zusammenfassung

Die Wärme als mutagener Faktor könnte in der Entwicklung eine wichtigere Rolle spielen als die gewöhnlichen Fehler in der DNS-Replikation. Deshalb ist es erforderlich die Stabilität der Erbdeterminanten gegenüber thermischer Energie zu kennen. Von der Differential-Scanning-Kalorimetrie (DSC) an Modellverbindung (kristalline 2'-Desoxyribonukleoside und ihre 5-Haloderivate) wurden Informationen zu folgenden Problemen erwartet:

  1. 1.

    Bindungsfreie Energien, welche die Faserstruktur in Nukleinsären aufrecht erhalten, Z. B. H-Bindungen,π-Komplexierung und durch Dipole angeregte Dipol-Dipol Wechselwirkungen.

     
  2. 2.

    Empfindlichkeit gegenüber thermischem Abbau, z. B. thermolytische Spaltung der Glycosidbindung und Desaminierung der Basen.

     

Die Deutung der Thermogramme wurde durch Einsatz einer analytischen Technik, bestehend aus DSC und TLC, erleichtert und gefördert. An Hand dieser Daten wurde ein Mechanismus für die Thermolyse der Glycosidbindung in der Schmelze vorgeschlagen.

Résumé

La chaleur pourrait être un agent mutagène plus important dans l'évolution que ne le sont les erreurs ordinaires de la réplique à l'ADN. Pour cela, il est nécessaire de connaître la stabilité des déterminants héréditaires vis-à-vis de l'énergie thermique. C'est pourquoi l'étude du traitement thermique a été entreprise par analyse calorimétrique différentielle (DSC) sur des composés modèles (désoxy-2'-ribonucléosides cristallins et leurs dérivés halo-5) afin d'obtenir des renseignements sur:

  1. 1.

    les énergies libres de liaisons qui maintiennent la structure fibreuse dans les acides nucléiques, p. ex. les liaisons hydrogènes, la formation de complexesπ et les interactions dipôle-dipôle induites par des dipôles.

     
  2. 2.

    la susceptibilité vis-à-vis de la dégradation thermique, p. ex. le clivage thermolytique de la liaison glycosidique et la désamination des bases.

     

L'interprétation des enregistrements DSC a été facilitée et appuyée par l'utilisation combinée de la technique TLC. A partir de ces données, un mécanisme est proposé pour la thermolyse de la liaison glycosidique pendant la fusion.

Резюме

Теплота может быть му тагенным показателе м, который должен быть более важным для выде ления, чем обычные оши бки в репликации ДНК. Поэто му необходимо знать ста бильность наследств енных детерминантов к терм ической энергии. В связи с этим был пред принят термический а нализ посредством диффере нциаль** ной сканирующей кало риметрии (ДСК), использ уя модельные соединени я (кристал** лические 2′-дезоксири бонуклеозиды и их 5-галогенпроизводные), чтобы выделить ин** формацию, касающуюся:.

  1. 1.

    свободных энергии св язи, поддерживающих в олокнистую структуру в нуклеино** вых кислотах, наприме р: водородной связи, π-комплексообразова ния и наведенного диполь-дшвдльного вз аимодействия.

     
  2. 2.

    восприимчивость к те рмической деградаци и, как например, термолитич еское рас** щепление гликозидно й связи и деаминирова ние этих оснований.

     

Интерпретация термо грамм была облегчена и усилена использованием комб инирован** ной ДСК-ТСХ аналитиче ской техники. На основ е этих данных был рассмотре н механизм темолиза гл икозидной связи в рас плаве.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. 1.
    D. Voet andA. Rich, Prog. Nucl. Acid Res. Mol. Biol., 10 (1970) 183.Google Scholar
  2. 2.
    C. E. Bugg, L. Thomas, M. Sundaralingam andS. Rao, Biopolymers, 10 (1971) 175.PubMedGoogle Scholar
  3. 3.
    E. W. Montrell andN. S. Goel, Biopolymers, 4 (1966) 855.PubMedGoogle Scholar
  4. 4.
    N. S. Goel, N. Furukawa, R. E. McCloskey andG. T. King, J. Res. Nat. Bur. Std., 47 (1951) 256.Google Scholar
  5. 5.
    A. M. Bryan andP. G. Olafsson, Thermochim. Acta, 5 (1973) 488.Google Scholar
  6. 6.
    A. V. E. Haschmeyer andH. M. Sobel, Acta Cryst., 19 (1965) 125.Google Scholar
  7. 7.
    D. G. Watson, D. J. Sutor andP. Tollin, Acta Cryst., 19 (1965) 111.Google Scholar
  8. 8.
    A. M. Bryan andP. G. Olafsson, Thermochim. Acta, 5 (1973) 488.Google Scholar
  9. 9.
    P. Doty, J. Marmur, J. Eigner andC. Schildkraut, Proc. Nat. Acad. Sci. U.S., 46 (1960) 453.Google Scholar
  10. 10.
    C. Tamm, E. Hodes andE. Chargaff, J. Biol. Chem., 195 (1952) 49.PubMedGoogle Scholar
  11. 11.
    S. Greer andS. Zamenhof, J. Mol. Biol., 4 (1962) 123.PubMedGoogle Scholar
  12. 12.
    C. Tamm, H. Shapiro, H. Lipshitz andE. Chargaff, J. Biol. Chem., 203 (1953) 673.PubMedGoogle Scholar
  13. 13.
    E. Freese andM. Cashel, Biochim. Biophys. Acta, 91 (1964) 67.PubMedGoogle Scholar
  14. 14.
    P. G. Olafsson, A. M. Bryan, G. C. Davis andS. Anderson, Can. J. Biochem., 52 (1974) 997.PubMedGoogle Scholar
  15. 15.
    S. Zamenhof, Proc. Nat. Acad. Sci. Wash., 46 (1960) 101.Google Scholar
  16. 16.
    D. Levitt andA. Dorfman, Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A., 70 (1973) 2201.Google Scholar
  17. 17.
    P. G. Olafsson, A. M. Bryan andK. Lau, J. Chromatogr., 124 (1976) 388.PubMedGoogle Scholar
  18. 18.
    R. F. Brown, Organic Chemistry, Wadsworth Publish. Co. Inc. Belmont, California, 1975, p. 388.Google Scholar
  19. 19.
    P. K. Chang, J. Org. Chem., 30 (1965) 3913.PubMedGoogle Scholar
  20. 20.
    T. Kauffmann andR. Wirthwein, Angew. Chem., 83 (1971) 21.Google Scholar
  21. 21.
    E. R. Garrett, J. K. Seydel andA. J. Sharpen, J. Org. Chem., 31 (1966) 2219.Google Scholar
  22. 22.
    P. G. Olafsson, andA. M. Bryan, Arch. Biochem. Biophys., 165 (1974) 46.PubMedGoogle Scholar
  23. 23.
    R. H. Baltz, P. M. Bingham andJ. W. Drake, Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A., 73 (1976) 1269.Google Scholar

Copyright information

© Akadémiai Kiadó 1977

Authors and Affiliations

  • P. G. Olafsson
    • 1
  • A. M. Bryan
    • 1
  1. 1.Department of ChemistryState University of New York at AlbanyAlbanyUSA

Personalised recommendations