Interkalasi (Suatu Peristiwa Penyatuan) DNA

Terdapat berbagai cara bagi molekul (in case of Ligands) untuk berinteraksi dengan DNA. Ligan dapat berinteraksi dengan DNA dengan membentuk ikatan kovalen, ikatan elektrostatik atau interkalasi*diterjemahkan dari intercalation.

Interkalasi’  ini terjadi saat ligan dengan ukuran yang tepat dengan kimiawi alami tepat bersatu diantara pasangan basa DNA. Ligan ini umumnya bersifat polycyclic, aromatic dan planar, dan kemudian sering menjadi secercah asam nucleic. Hingga saat ini telah secara intensif dipelajari DNA intercalator termasuk didalamnya berberine, ethidium bromide, prolavine, daunomycin, doxorubicin dan thalidomide.

DNA intercalators digunakan dalam chemotherapeutic treatment untuk menghalangi terjadinya replikasi DNA di dalam pertumubuhan secara cepat pada sel kanker. Sebagai contoh misalnya pada dexorubicin (adriamycin) dan daunorubicin (keduanya digunakan dalam treatment Hodgkin’s lymphoma), dan dacttinomycin (digunakan pada  Wilms tumour, Ewing’s Sarcoma , rhabdomyosarcoma).

merah menunjukan interkalator (ligan yang berinterkalasi), menyebabkan adanya perubahan ‘distorsi’

Untuk menyatukan intercalator diantara pasangan basa, DNA harus terbuka secara dinamis yakni membuka ruang diantara pasangan basanya dengan  “unwinding”  pelepasan.

Derajat dari keragaman unwinding bergantung pada intercalator; misalnya ethidium cation (bentuk ionic dari ethidium bromide yang ditemukan pada larutan encer) unwind DNA oleh sekitar 26°, dimana proflavine terlepas pada sekitar 17°. Unwinding ini menyebabkan terpisahnya, atau “muncul”, terciptanya suatu bukaan pada sekitar 0.34 nm (3.4 Å).  Unwinding ini menginduksi struktur lokal berubah terhadap rantai DNA, seperti pemanjangan rantai DNA atau puntiran dari pasangan basa.

Modifikasi struktural ini dapat memberikan suatu perubahan fungsional, seringkali terhadap ihibisi dari transkripsi, repikasi dan proses perbaikan DNA, yang menghasilkan suatu mutagen intercalator ampuh. Untuk alasan ini, DNA intercalator umumnya bersifat karsinogenik, seperti exo, 8,9 epoxide dari aflatoxin B1, acridines seperti proflavine atau quinacrine atau ethidium bromide.

Interkalasi sebagai suatu mekanisme interaksi antara cationic, planar, polycyclic aromatic system dari ukuran yang benar (pada urutan pasangan basa) menjadi kali diusulkan oleh Leonard Lerman pada 1961. suatu usulan mekanisme dari interkalasi adalah sebagai berikut:

• Pada larutan isotonic encer
• Cationic intercalator tertarik secara elektrostatik terhadap polyanionic DNA.

Pergantian ligan sodium dan atau kation magnesium yang selalu mengelilingi  DNA (untuk menyeimbangkan muatannya), membentuk ikatan elektrosatatik lemah dengan permukaan luar DNA. Dari posisi ini, ligan  kemudian dapat digeser kedalam lingkungan hydrophobic yang ditemukan diantara pasangan basa dan hilang dari lingkungan hidrofilik terluar yang mengelilingi DNA. Pasangan basa secara transien membentuk suatu bukaan terhadap energi yang diadsorbsi saat tumbukan dengan molekul pelarut.