Индуцированные теплом структурные и релаксационные переходы в ДНК с различной степенью гидратации

• Автор: Вавелюк, Ольга Леонидовна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 175 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.с

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Исследования процесса гидратации ДНК.

1.2. Денатурация и ренатурация ДНК

1.3. Процесс стеклования и его калориметрические проявления

Глава 2. Методическая часть

2.1. Метод дифференциальной сканирующей калориметрии.

2.2. Определение тепловых характеристик исследуемых

процессов и ошибок измерения в методе ДСК

2.3. Исследуемый материал и приготовление образцов.

Глава 3. Процессы денатурации и ренатурации ДНК в различном водном окружении.
3.1. Денатурация ДНК с различной степенью гидратации.
3.2. Ренатурация ДНК с высокой степенью гидратации.
Выводы к главе 3.
Глава 4. Стеклование влажной ДНК
4.1. Стеклование влажной денатурированной ДНК
4.2. Проявление стеклообразных свойств исходно нативной ДНК
с малым содержанием воды
4.3. Термосгабильность молекулы ДНК и се связь с процессом стеклования
Выводы к главе 4.
Глава 5. Особенности гидратации ДНК. Тепловые свойства системы ДНКвода с различным содержанием воды.
Выводы к главе 5.
Заключение
Список литературы


Криком в году на основании рентгеноструктурного анализа, сегодня уже стала в некотором роде символом молекулярной биологии. Весьма существенно то, что в зависимости от условий ДНК может находиться в нескольких конформационных состояниях, которые сильно различаются между собой. Наиболее распространена так называемая Вформа, в которой ДНК и находится в живых системах и водных растворах рис. На сегодня известно более десяти форм ДНК, но наиболее изученными из них являются четыре А, В, С и Т. При соблюдении общего строения молекулы ДНК ее формы отличаются по ряду параметров, присущих каждой из конформационных модификаций ДНК табл. Рис. Строение молекулы ДНК в В форме 1 А модель молекулы Б пространственное расположение полидсзоксирибонуклеотидных цепей в молекуле ДНК В расположение комплементарных пуриновых и пиримидиновых оснований в молекуле ДНК. Табл. Характеристика некоторых конформационных состояний ДНК 1. Число пар нуклеотидных остатков на виток Угол наклона плоскостей оснований к оси 9,3 . Расстояние комплементарных пар от оси ,7 ,6 . Расстояние между нуклеотидными остатка 0,5 0. С 0,3 0. Угол между плоскостями комплементарных 0,6 0,8 0,2 . Аформы ДК в Вформу. Молекулы ДНК могут изменять свою форму в зависимости от ряда условий. Например, под воздействием неэлектролитов этилового спирта происходит переход из В в Аформу. Однако самой важной и наиболее сильной является зависимость конформации ДНК от степени гидратации. Уже в первых работах по рентгеноструктурному исследованию ДНК было показано, что в зависимости от содержания воды в образце ДНК может находиться как в неупорядоченной, гак называемой Рформе, так и в форме правой двойной спирали А или Втипа. Затем существование зависимости конформации двойной спирали от влажности окружающей среды было подтверждено в работах по исследованию рентгеновского рассеяния в волокнах 4,5, инфракрасного поглощения в пленках 6, спектров КД в растворах 7 и др. Поскольку имеются основания полагать, что в биологическом смысле Вформа ДНК наиболее адекватна для репликационных процессов, Аформа для процесса транскрипции, Сформа для упаковки ДНК в составе надмолекулярных структур хроматина, то, очевидно, что вторичная структура ДНК непосредственно связана с осуществлением информационных процессов в живой природе 13. В связи с этим ясно, что исследования одного из основных факторов, определяющих конформацию нуклеиновых кислот гидратации, особенно актуальны. Забегая несколько вперед, скажем, что в настоящей работе помимо изучения упорядоченных форм ДНК, существенное внимание уделено изучению состояния ДНК и в неупорядоченной форме. В течение последних лет для решения проблемы гидратации ДНК применялись самые разнообразные физикохимические методы исследования такие, как седиментация в градиенте плотности, равновесный диализ, изопиестичсские измерения, самодиффузия воды, калориметрия, гравиметрия, ЯМР, оптическая спектроскопия, рассеяние рентгеновских лучей в растворах и кристаллах, нейтронное рассеяние, измерение скорости ультразвука, измерение диэлектрической проницаемости 8, в результате чего был накоплен большой экспериментальный материал. Характеристика поверхности ДНК. То, насколько атомные группы ДНК доступны для молекул воды, проанализировано в одной из первых работ в этой области, работе Олдена и Кима . Авторы рассчитали площади поверхностей А, В и С форм ДНК, которые составляют 6. Эти данные, в свою очередь, позволили им оценить количество молекул воды, образующих первый слой гидратной оболочки ДНК. Оказалось, что для всех трех форм он состоит из молекул воды. Доступная для воды поверхность составляет только обшей поверхности атомных групп развернутой молекулы ДНК. Наиболее значительную часть поверхности занимают атомы кислорода фосфатных групп . Нуклеиновые основания в целом составляют 15 поверхности, сахара 13. Усредненные характеристики доступности атомных групп различных форм ДНК примерно одинаковы, однако, было обнаружено, что между А и В формами имеется очень существенное различие, обусловленное разной глубиной и шириной желобков этих конфирмационных модификаций ДНК.