Фотомодификация окрашенных макромолекул в растворах

• Автор: Никиян, Айк Николаевич
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 167 с. : ил.

Содержание
Введение

I Актуальность проблемы.

Цель работы.

Научная новизна.

Практическая значимость результатов.

Методы исследования.

Публикации

Апробация работы

Краткая аннотация глав диссертации.

Глава 1 Лазерная фотомодификация макромолекул

1.1 Взаимодействие молекул органических красителей с ДНК.
1.2 Фотодинамическое действие органических красителей
Глава 2 Методика эксперимента
2.1 Оптические методы.
2.1.1 Измерение спектров поглощения.
2.1.2 Измерение наведенного поглощения
2.1.3 Установка кинетической флуориметрии
2.1.4 Лазерное разрезание макромолекул и измерение пространственновременной зависимости оптической плотности
2.1.5 Методика измерения интенсивности рассеянного света
2.2 Атомносиловой микроскоп.
2.3 Объекты исследования. Приготовление образцов.
Глава 3 Взаимодействие органических красителей с макромолекулами нуклеиновых кислот.
3.1 Взаимодействие родаминовых красителей с
нуклеиновыми кислотами.
3.1.1 Определение размеров ассоциатов молекул красителей методом углового рассеяния света
3.1.2 Модель связывания родамина 6Ж с ДНК.
3.2 Взаимодействие трифснилметановых, акридиновых, флуоресцеиновых и тиазиновых красителей с ДНК.
3.2.1 Взаимодействие трифенилметановых красителей с ДНК в водных растворах.
3.2.2 Взаимодействие акридиновых и тиазиновых красителей с ДНК .
3.2.3 Взаимодействие флуоресцеиновых красителей с ДНК
3.3 Выводы.
Глава 4 Лазерная фотомодификация окрашенных нуклеиновых кислот. . . .
4.1 Фотомодификация нуклеиновых кислот с помощью слабо связанных хромофоров
4.1.1 Денатурация двойной спирали, инициированная безызлучательной релаксацией электронновозбужденных состояний связанных хромофоров.
4.1.2 Двунитевое разрезание ДНК с помощью слабосвязанных хромофоров
4.2 Лазерная модификация нуклеиновых кислот с помощью несвязанных хромофоров
4.2.1 Модификация макромолекул при импульсном возбуждении фотосенсибилизаторов.
4.2.2 Фотопревращения макромолекул при непрерывном возбуждении фотосенсибилизаторов.
4.3 Выводы.
Основные результаты и выводы
Заключение.
Список использованной литературы


ДНК хлористым магнием ЛСг позволяет подбором концентраций реагентов регулировать число посадочных мест красителя и получать различные состояния хромофоров мономеры, димеры и ассоциаты. В результате кооперативного связывания органических молекул с макромолекулами нуклеиновых кислот образуются устойчивые молекулярные агрегаты. Данные агрегаты, как показывает АСМвизуализация, имеют преимущественно овальную форму и располагаются вдоль полимерной цепи. Наименьшие устойчивые молекулярные агрегаты имеют среднюю длину продольной оси около 0 нм, длину поперечной оси нм и высоту 5 нм. Размер более крупных структур достигает 0 нм в длину, нм в ширину, средняя высота нм. Мы полагаем, что они образованы слиянием первичных агрегатов. Обнаружение таких агрегатов позволило выделить два вида регулярности при связывании родамина 6Ж с ДНК. Вопервых, это стэкингрегулярность стопочная укладка молекул и, вовторых, соединение молекул в стык друг с другом. При таком соединении образуются молекулярные цепи и получаются структуры со стопочной укладкой слоев молекул. Мы определили, что в один слой агрегата укладываются до цепей, содержащие около 0 звеньев каждая. Количество слоев составляет примерно 34. Следовательно, в первичных наноструктурах содержится около 1. Устойчивость образующихся органических структур зависит от температуры раствора. С повышением температуры ассоциаты красителя разрушаются, и уже при 1м С в растворе присутствуют лишь мономеры красителя. Связанные ассоциаты родамина 6Ж менее чувствительны к температуре С, что свидетельствует о формировании устойчивого комплекса, образуемого молекулой лиганда с макромолекулой ДНК. Размеры органических наноструктур, формирующихся при кооперативном связывании красителей с НК, нами были определены независимым методом углового рассеяния. Рассчитанные размеры частиц в растворах составили нм, что хорошо согласуется с данными атомносиловой микроскопии и позволяет сделать вывод о том, что органические наноструктуры, представляющие собой ассоциаты молекул красителей формируются именно в растворах ДНК. Для построения пространственной модели связывания родамина 6Ж с ДНК в растворах мы использовали программу НурсгСЬет 6. Взаимное расположение молекул хромофора при связывании друг с другом вычислено методом молекулярной механики Мт, входящего в комплект программы. В качестве основной строительной единицы ассоциатов мы приняли димеры красителя. Оптимизация геометрии 4 пар ассоциированных димеров показывает, что они ориентированы друг по отношению к другу под некоторым углом модель карточного домика. Согласно предполагаемой модели связывания дикатионных молекул родамина 6Ж с ДНК, молекулы красителя располагаются вокруг оси макромолекулы, стремясь уложиться в большой желобок. Во втором параграфе Главы 3 приведены результаты исследования взаимодействия трифенилметановых, акридиновых и тиазиновых красителей с ДНК в водных растворах. Взаимодействие трифенилметановых красителей с ДНК рассмотрено на примере кристаллического фиолетового КФ. Спектр поглощения красителя КФ существенно зависит от степени агрегации молекул. Добавление ДНК в водные растворы КФ, сопровождается трансформацией спектров поглощения и возникновением флуоресценции красителя. Возникновение флуоресценции и наблюдаемое длинноволновое смещение максимума свечения в зависимости от концентрации красителя в растворе позволяет предположить следующий механизм связывания КФ с ДНК. Первым этапом является связывание мономеров КФ с внешней частью макромолекулы ДНК, в результате чего резко возрастает квантовый выход флуоресценции и возникает люминесценция. Положительная кооперативность процесса взаимодействия комплексов КФ ДНК, сопровождающаяся образованием димеров и более крупных агрегатов КФ, подтверждает предположение о связывании красителя с внешней частью полимерной цепи, аналогичном связыванию родаминовых красителей. Характер взаимодействия акридиновых акридиновый оранжевый и тиазиновых метиленовый голубой красителей с ДНК отличается от связывания с нуклеиновыми кислотами родаминовых и трифенилметановых красителей.