Микрокалометрическое исследование гидратации нуклеотидов, синтетических полинуклеотидов и природных ДНК с различным типом ГЦ-содержанием

• Автор: Джапаридзе, Гурам Шалвович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Тбилиси
• Количество страниц: 138 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. СТРУКТУРА ДНК И ПРОБЛЕМА ГИДРАТАЦИИ ДВОЙНОЙ

СПИРАЛИ II

I. Структура ДНК и е полиморфизм . II

2. Исследование гидратации ДНК физикохимическими методами .

3. Теоретические подходы к изучению проблемы

гидратации ДНК

4. Рентгеноструктурный анализ гидратации ДНК .

ГЛАВА П. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

I. Калориметрический метод.

2. Дифференциальная сканирующая калориметрия .
3. Низкотемпературный сканирующий дифференциальный микрокалориметр
4. Обработка калориметрических данных .
5. Использованные препараты.
ГЛАВА Ш. КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРАТАЦИИ
НУКЛЕОТИДОВ
ГЛАВА 1У.КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРАТАЦИИ
СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИНУКЛЕОТИДОВ
ГЛАВА У. КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРАТАЦИИ
ПРИРОДНЫХ ДНК. ГЕТЕРОГЕННОСТЬ ГИДРАТНОЙ
ОБОЛОЧКИ
I. Гидратация ДНК М.1У1Е1КТ1СИ8
2. Гетерогенность гидратной оболочки ДНК НО
3. Сравнение данных микрокалориметрии и рентгеноструктурного анализа .
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Показано, что увеличение термостабильности ДНК при росте ГЦ содержания определяется, помимо возрастания количества внутримолекулярных Н связей, увеличением стэкингвзаимодействий между парами. Уточнена эмпирическая зависимость параметров гидратации двойной спирали ДНК от ГЦсодержания, установленная ранее в ИФ АН ГССР. Показано, что гидратная оболочка двойной спирали состоит из внутреннего структурного и внешних гидратных слоев. Впервые охарактеризованы все термодинамические параметры фазового перехода лдвода в замороженных водных растворах нуклеотидов, полинуклеотидов и некоторых природных ДНК напр. Впервые построена диаграмма состояния в координатах температура ГЦсодержание количество связанных молекул воды для водных растворов ДНК в интервале температур 0Ю0С и 00 ГЦсодернания. Практическая и научная ценность. Экспериментально обнаруженная в работе микрогетерогенность гидратной оболочки двойной спирали ДНК, зависящая, в первую очередь, от ГЦсодержания и чередования оснований, может играть важную роль при переходах ДНК из основной базисной Вковформации в другие упорядоченные формы. Выявленные в работе структурные особенности гидратной оболочки ДНК требуют внимательного анализа влияния на свойства гидратннх слоев различных низко и высокомолекулярных веществ, что чрезвычайно важно для понимания проблем организации, устойчивости, функционирования ДНК и установления кодов их специфического взаимодействия. Так, на основе полученных в данной работе результатов в ИФ АН ГССР были поставлены и реализованы эксперименты по изучению теплоемкости волокон ДНК при гелиевых температурах 5,6 и по выяснению специфики гидратации ГЦГЦ. ДНК, при высоких концентрациях солей 7 . Обнаруженные в работе закономерности гидратации ДНК крайне важны для правильной интерпретации результатов, свидетельствующих об изменении гидратации ДНК опухолевых клеток и изменении гидратннх свойств опухолевых клеток по сравнению с нормальными 8. Наконец, полученные в работе данные о характере фазового перехода лдвода в водносолевых растворах нуклеотидов, полинуклеотидов, природных ДНК и выявленные нами особенности в низкотемпературных тепловых свойствах этих соединений, имеют крайне важное практическое значение для молекулярной криобиофизики, в частности, при решении проблемы консервации геномов высших организмов, с помощью низких и сверхнизких температур. Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на пятом совещании по конформационным изменениям биополимеров в растворах Телави, г. Таллин, г. Тбилиси, г. Бухарест, г. Москва, г. Советскофранпузском симпозиуме по структуре и функции белков и нуклеиновых кислот Цхалтубо, г. Харьков, г. Публикации. По диссертационной теме опубликовано 7 работ. СТРУКТУРА ДНК И ПРОБЛЕМА ГИДРАТАЦИИ ДВОЙНОЙ СПИРАЛИ I. Уже из ранних классических работ по дифракции рентгеновских лучей на ориентированных волокнах и пленках ДНК П, а также благодаря изучению ДНК в растворах физикохимическими методами стало известно, что в зависимости от содержания в образцах ДНК солей, значения относительной влажности ОВ и полярности растворителя структура двухспиральной молекулы ДНК в волокнах и в растворе может принимать различные конформации т. А и В форм, резко отличающиеся друг от друга как характером упаковки пар оснований вдоль оси спирали, так и закруткой цепей сахарофосфатного остова . Однако вследствие того, что до последнего времени отсутствовали методы выращивания монокристаллов чистых, гомогенных ДНК, пригодных для рентгевоструктурного анализа высокого разрешения, наши суждения о строении макромолекулы ДНК ограничивались пределами молекулярных моделей, т. ДНК оставались невыясненными. В течение последних нескольких лет был достигнут качественно новый этап в изучении пространственной структуры ДНК с атомным разрешением. Развитие ряда методов химического синтеза различных олигомеров ДНК позволило получить несколько десятков миллиграмм чистого препарата ДНК с заданной последовательностью оснований, а затем вырастить монокристаллы этих олигомеров, пригодные для рентгеновского анализа.