Study of Interactions of Furosemide with DNA Using Spectroscopic Techniques

Abstract

Investigation of drug–DNA interaction is important for understanding the drug action at molecular level and for designing specific DNA targeted drug. Furosemide is in a family of medicines called diuretics and is used for the treatment of edema caused by various medical problems, including diseases of the kidneys, heart and liver. The interaction of DNA with Furosemide has been analyzed by absorption, emission and Fourier transform infrared spectroscopic (FTIR). Results of FTIR indicate binding of Furosemide with guanine and cytosine nitrogen bases along with poor contact with the DNA sugar-phosphate backbone. UV and fluorescence spectroscopy studies of the interaction of Furosemide with DNA have shown that it can binds to DNA. For this reason, the interaction of the Furosemide drug molecule, which is used in many treatments, with DNA has been investigated and it has been determined that its binding to the DNA structure prevents DNA functions. These results suggest that the furosemide drug molecule may affect many DNA-based diseases.

Keywords

• Furosemide
• Drug-DNA interaction
• FTIR spectroscopy
• UV spectroscopy
• Fluorescence spectroscopy

Spektroskopik Teknikler Kullanılarak Furosemid ile DNA Etkileşimlerinin İncelenmesi

Abstract

İlaç-DNA etkileşiminin araştırılması, moleküler düzeyde ilaç etkisini anlamak ve spesifik DNA hedefli ilaç tasarlamak için önemlidir. Furosemid, diüretik adı verilen bir ilaç ailesindedir ve böbrek, kalp ve karaciğer hastalıkları dahil olmak üzere çeşitli tıbbi sorunların neden olduğu ödemin tedavisinde kullanılır. DNA'nın Furosemid ile etkileşimi absorpsiyon, emisyon ve Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopik (FTIR) teknikler ile analiz edilmiştir. FTIR sonuçları, Furosemid’in guanin ve sitozin nitrojen bazları ile bağlanmasının yanı sıra DNA şeker-fosfat omurgası ile zayıf teması gösterir. Furosemid’in DNA ile etkileşiminin UV ve floresans spektroskopi çalışmaları, DNA'ya bağlanabildiğini göstermiştir. Bu nedenle birçok tedavide kullanılan Furosemid ilaç molekülünün DNA ile etkileşimi araştırılmış ve DNA yapısına bağlanmasının DNA fonksiyonlarını engellediği tespit edilmiştir. Bu sonuçlar, Furosemid ilaç molekülünün birçok DNA temelli hastalığı etkileyebileceğini göstermektedir.

Keywords

• Furosemid
• İlaç-DNA etkileşimi
• FTIR spektroskopisi
• UV spektroskopisi
• Floresans spektroskopisi

References

1. Braler D.C. 1986. Drug-Drug and Drug-Disease Interacllons with Nonsteroidal Anti-Inllammatory Drugs. Am. J. Med., 80 (Suppl lA): 62-77.
2. O'Grady S.M., Musch M.W., Field M. 1990. Diüretic Compounds Structurally Relaled lo Furosemide. Methods in Enzym., 191: 781-792.
3. Ujhely M. 1991. loop Diüreıics: A Practical Guide to Their Use and Selection. Conn. Med., 55 (3): 162-165.
4. Bayrakcı M., Yılmaz B. 2019. DNA ile Bağlanabilen Suda Çözünür Sülfonato Kaliks [8] Aren Sentezi ve Antimikrobiyal Aktivitesi. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 8 (1): 615-620.
5. Atmaca L. 2020. Antineoplastik İlaçların DNA ile Etkileşmelerinin UV-Görünür Bölge Spektroskopisi ile İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
6. Kashanian S., Khodaei M. M., Pakravan P. 2010. Spectroscopic studies on the interaction of isatin with calf thymus DNA. DNA and Cell Biology, 29 (10): 639-646.
7. Afrin S., Rahman Y., Sarwar T., Husain M.A., Ali A., Tabish M. 2017. Molecular spectroscopic and thermodynamic studies on the interaction of anti-platelet drug ticlopidine with calf thymus DNA. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 186: 66-75.
8. Shahabadi N., Hadidi S. 2012. Spectroscopic studies on the interaction of calf thymus DNA with the drug levetiracetam. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 96: 278-283.

9. Fritzsche H., Akhebat A., Taillandier E., Rippe K., Jovin T.M. 1993. Structure and Drug interaction of parellel-stranded DNA studies by infrared spectroscope and fluorence. Nucleic Acids Research, 21 (22): 5085-5091.
10. Johnson I.M., Prakash H., Prathiba J., Raghunathan R., Malathi R. 2012. Spectral analysis of naturally occurring methylxanthines (theophylline, theobromine and caffeine) binding with DNA. PLoS One, 7 (12): e50019.
11. Bayrakcı M., Yılmaz B. 2019. Biyoaktif Giemsa Boyama Ajanı ile Suda Çözünen Sulfonato Kaliksaren Moleküllerinin Etkileşiminin Spektrofotometrik Olarak İncelenmesi. Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 9 (2): 985-992.
12. Bayrakcı M., Yilmaz B. 2018. Intermolecular interactions and binding mechanism of inclusion complexation between sulfonate calix [n] arenes and ethidium bromide. Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry, 90 (3-4): 341-349.