Nelly Morellet, Loussiné Zargarian, Olivier Mauffret, Yves Mély, Brigitte René, Nicolas Barthes, Krishna Gavvala, Alain Burger, Akli Ben Imeddourene, Benoît Y. Michel, Philippe Fosse, Cyril A. Kenfack, Laboratoire de Biologie et de Pharmacologie Appliquée (LBPA), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés (LISBP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UM3)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École pratique des hautes études (EPHE)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Siemens Industry Software SAS [Roanne], Institut de Chimie des Substances Naturelles (ICSN), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Chimie des Molécules Bioactives et des Armes, Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA), Laboratoire de Biophotonique et Pharmacologie - UMR 7213 (LBP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA)), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)
Recently, a 3-hydroxychromone based nucleoside 3HCnt has been developed as a highly environment-sensitive nucleoside surrogate to investigate protein-DNA interactions. When it is incorporated in DNA, the probe is up to 50-fold brighter than 2-aminopurine, the reference fluorescent nucleoside. Although the insertion of 3HCnt in DNA was previously shown to not alter the overall DNA structure, the possibility of the probe inducing local effects cannot be ruled out. Hence, a systematic structural and dynamic study is required to unveil the 3HCnt's limitations and to properly interpret the data obtained with this universal probe. Here, we investigated by NMR a 12-mer duplex, in which a central adenine was replaced by 3HCnt. The chemical shifts variations and nOe contacts revealed that the 3HCnt is well inserted in the DNA double helix with extensive stacking interactions with the neighbor base pairs. These observations are in excellent agreement with the steady-state and time-resolved fluorescence properties indicating that the 3HCnt fluorophore is protected from the solvent and does not exhibit rotational motion. The 3HCnt insertion in DNA is accompanied by the extrusion of the opposite nucleobase from the double helix. Molecular dynamics simulations using NMR-restraints demonstrated that 3HCnt fluorophore exhibits only translational dynamics. Taken together, our data showed an excellent intercalation of 3HCnt in the DNA double helix, which is accompanied by localized perturbations. This confirms 3HCnt as a highly promising tool for nucleic acid labeling and sensing.