تداخل دارو–دی‌.ان‌.ای، یک مطالعه مشترک DFT-D3/MD بر روی صفرنال به عنوان یک مدل ضد سرطان و نانوساختار دی‌.ان‌.ای

در این تحقیق، با استفاده از ترکیبی از مکانیک کوانتومی و شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی (MD)، تعامل سافرنال (2,6,6-تری‌متیل‌سیکلوهگزا-1,3-دی‌ان-1-کاربالدهید) به عنوان داروی ضد سرطان و DNA نوع B دیکرسون مورد بررسی قرار گرفت. شبیه‌سازی‌های MD به مدت 35 نانوثانیه در آب انجام شد. تجزیه و تحلیل انرژی اتصال در سه بخش مشخص DNA نوع B و مقایسه بین مشارکت‌های مختلف انرژی اتصال نشان می‌دهد که بخش انرژی وان‌دروالس تعامل در میان اصطلاحات استاندارد انرژی مکانیک مولکولی قابل توجه است. بر اساس انرژی‌های گیبس، تأیید شد که مهم‌ترین تعاملات در کمپلکس سافرنال مربوط به مناطق غنی از A–T و C–G است که با داده‌های تجربی هم‌خوانی دارد. نظریه کوانتومی اتم‌ها در مولکول‌ها و تحلیل‌های اوربیتال پیوند طبیعی (NBO) به کار گرفته شدند.در مقایسه با DNA ایزوله، کاهش در پتانسیل شیمیایی الکترونیکی کمپلکس سافرنال–DNA مشاهده شد که برای ناحیه S1 به ترتیب 0.026 و 0.022 واحد اتمی و برای ناحیه S2 به ترتیب 0.012 و 0.017 واحد اتمی در فاز گازی و آب به دست آمد، که باعث افزایش پایداری کمپلکس می‌شود. افزایش ویژگی الکتروفیلی در طول فرآیند کمپلکس‌سازی، جریان بار الکترون بین سافرنال و DNA را نشان می‌دهد، به‌ویژه در آب. قدرت پیوندهای CH⋯O در مرکز تعامل سافرنال–DNA نیز ارزیابی شد. مقدار متوسط 0.06 واحد اتمی برای چگالی الکترون در نقطه بحرانی پیوند H⋯O در کمپلکس، تشکیل پیوند هیدروژنی در طول کمپلکس‌سازی را تأیید می‌کند.

In this research, using a combination of quantum mechanics and molecular dynamic (MD) simulations, the interaction of safranal (2,6,6-trimethylcyclohexa-1,3-dien-1-carboxaldehyde) as an anti-cancer drug and Dickerson B-DNA was studied. MD simulations were executed for 35 ns in water. Binding energy analysis in three definite parts of the B-DNA and comparison between different contributions of the binding energy shows that the van der Waals energy part of the interaction is impressive among the standard molecular mechanic energy terms. On the basis of Gibbs energies, it is confirmed that the most important interactions in the safranal complex are related to the A–T and C–G rich regions, which is in agreement with the experimental data. Quantum theory of atoms in molecules and natural bond orbital analyses were applied. A diminution in the electronic chemical potential of the safranal–DNA complex in comparison with the isolated DNA, 0.026 and 0.022 au for the S1 region and 0.012 and 0.017 au for the S2 region, was obtained in the gas phase and water, respectively, which increases the complex stability. An enhancement in the electrophilicity character, during the complexation process, shows the electron charge flux between the safranal and DNA, especially in water. The strengths of the CH⋯O bonds at the center of safranal–DNA interaction were also evaluated. A mean value of 0.06 au for the electron density of the bond critical point of the H⋯O in the complex confirms the H-bond formation during the complexation.