Конформация операторного участка OR3 фага λ и его фрагмента в водных и водно-трифторэтанольных растворах
Круговой метод дихроизма (КД) был использован для изучения конформации синтетических дезокси-олигонуклеотидов из 17 пар оснований, который является оператором OR3 фагаλ, и его 9-членного фрагмента 5 'TATCCCTT | GCGGTGATA | 3 'ATAGGGAA | CGCCACTAT | Определены областей устойчивости двухц...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Биополимеры и клетка |
|---|---|
| Datum: | 1986 |
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
1986
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/152739 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Конформация операторного участка OR3 фага λ и его фрагмента в водных и водно-трифторэтанольных растворах / В.И. Иванов, Л.Е. Минченкова, А.К. Щелкина, Б.К. Чернов, А.П. Ярцев, М.П. Кирпичников // Биополимеры и клетка. — 1986. — Т. 2, № 2. — С. 101-106. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-152739 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Иванов, В.И. Минченкова, Л.Е. Щелкина, А.К. Чернов, Б.К. Ярцев, А.П. Кирпичников, М.П. 2019-06-12T17:16:41Z 2019-06-12T17:16:41Z 1986 Конформация операторного участка OR3 фага λ и его фрагмента в водных и водно-трифторэтанольных растворах / В.И. Иванов, Л.Е. Минченкова, А.К. Щелкина, Б.К. Чернов, А.П. Ярцев, М.П. Кирпичников // Биополимеры и клетка. — 1986. — Т. 2, № 2. — С. 101-106. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 0233-7657 DOI:http://dx.doi.org/10.7124/bc.0001A3 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/152739 577.214.8 Круговой метод дихроизма (КД) был использован для изучения конформации синтетических дезокси-олигонуклеотидов из 17 пар оснований, который является оператором OR3 фагаλ, и его 9-членного фрагмента 5 'TATCCCTT | GCGGTGATA | 3 'ATAGGGAA | CGCCACTAT | Определены областей устойчивости двухцепочечной состояния для этих дуплексов. Конформации коротких фрагментов ДНК в водных растворах различных концентраций NaCl Показано существование в пределах B-формы. Кооперативного изменения в спектрах КД наблюдается в трифторэтанол (ТФЭ) решения с TFE концентрации типичных для каждого олигонуклеотида, который, как предполагается, связано с B-A перехода. B-формы стабилизации пары контактной базы оценивается с помощью B-A теории перехода. Каждая пара контактной базы стабилизирует форму B на величину ~ 1,7 ккал / моль. Круговий дихроїзм (КД) використано для вивчення конформації синтетичного дезоксиолігонуклеотиду із 17 пар основ, який є оператором OR3 фага λ, і його 9-членного фрагмента 5 'TATCCCTT | GCGGTGATA | 3 'ATAGGGAA | CGCCACTAT | Визначено області стійкості дволанцюгового стану для цих дуплексів. Конформації коротких фрагментів ДНК у водних розчинах визначаються різними концентраціями NaCl. Показано існування їх у межах B-форми. Кооперативні зміни у спектрах КД спостерігаються в трифторетанолі (TFE) рішення з TFE концентрації типових для кожного і яке, як передбачається, пов’язане з B?A-переходом. B-форми стабілізації пари контактної бази оцінюються за допомогою теорії B?A-переходу. Кожна пара контактної бази стабілізує форму B на величину ~ 1,7 ккал/моль. Circular dichroism method (CD) was used to study conformation of the synthetic deoxy-oligonucleotide of 17 base pairs long, which is an OR3 operator of phage λ, and its 9-base pairs fragment 5' TATCCCTT |GCGGTGATA| 3' ATAGGGAA |CGCCACTAT| The stability regions of the double-stranded state are determined for these duplexes. Conformations of the short DNA fragments in aqueous solutions of different NaCl concentrations are shown to exist within the limits of B-family. A cooperative change in the CD spectra is observed in trifluoroethanol (TFE) solutions with TFE concentration typical of each oligonucleotide, which is supposed to be due to B-A transition. The B-form stabilization by terminal base pairs is evaluated using the B-A transition theory. Each terminal base pair stabilizes the B form by the value of ~1.7 kcal/mol. ru Інститут молекулярної біології і генетики НАН України Биополимеры и клетка Клеточная биология Конформация операторного участка OR3 фага λ и его фрагмента в водных и водно-трифторэтанольных растворах Конформація операторної ділянки OR3 фага λ і його фрагмента у водних і водно-трифторетанольних розчинах Conformation of the OR3 operator of phage λ and its fragment in aqueous and aqueous-trifluoroethanol solutions Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Конформация операторного участка OR3 фага λ и его фрагмента в водных и водно-трифторэтанольных растворах |
| spellingShingle |
Конформация операторного участка OR3 фага λ и его фрагмента в водных и водно-трифторэтанольных растворах Иванов, В.И. Минченкова, Л.Е. Щелкина, А.К. Чернов, Б.К. Ярцев, А.П. Кирпичников, М.П. Клеточная биология |
| title_short |
Конформация операторного участка OR3 фага λ и его фрагмента в водных и водно-трифторэтанольных растворах |
| title_full |
Конформация операторного участка OR3 фага λ и его фрагмента в водных и водно-трифторэтанольных растворах |
| title_fullStr |
Конформация операторного участка OR3 фага λ и его фрагмента в водных и водно-трифторэтанольных растворах |
| title_full_unstemmed |
Конформация операторного участка OR3 фага λ и его фрагмента в водных и водно-трифторэтанольных растворах |
| title_sort |
конформация операторного участка or3 фага λ и его фрагмента в водных и водно-трифторэтанольных растворах |
| author |
Иванов, В.И. Минченкова, Л.Е. Щелкина, А.К. Чернов, Б.К. Ярцев, А.П. Кирпичников, М.П. |
| author_facet |
Иванов, В.И. Минченкова, Л.Е. Щелкина, А.К. Чернов, Б.К. Ярцев, А.П. Кирпичников, М.П. |
| topic |
Клеточная биология |
| topic_facet |
Клеточная биология |
| publishDate |
1986 |
| language |
Russian |
| container_title |
Биополимеры и клетка |
| publisher |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Конформація операторної ділянки OR3 фага λ і його фрагмента у водних і водно-трифторетанольних розчинах Conformation of the OR3 operator of phage λ and its fragment in aqueous and aqueous-trifluoroethanol solutions |
| description |
Круговой метод дихроизма (КД) был использован для изучения конформации синтетических дезокси-олигонуклеотидов из 17 пар оснований, который является оператором OR3 фагаλ, и его 9-членного фрагмента
5 'TATCCCTT | GCGGTGATA |
3 'ATAGGGAA | CGCCACTAT |
Определены областей устойчивости двухцепочечной состояния для этих дуплексов. Конформации коротких фрагментов ДНК в водных растворах различных концентраций NaCl Показано существование в пределах B-формы. Кооперативного изменения в спектрах КД наблюдается в трифторэтанол (ТФЭ) решения с TFE концентрации типичных для каждого олигонуклеотида, который, как предполагается, связано с B-A перехода. B-формы стабилизации пары контактной базы оценивается с помощью B-A теории перехода. Каждая пара контактной базы стабилизирует форму B на величину ~ 1,7 ккал / моль.
Круговий дихроїзм (КД) використано для вивчення конформації синтетичного дезоксиолігонуклеотиду із 17 пар основ, який є оператором OR3 фага λ, і його 9-членного фрагмента
5 'TATCCCTT | GCGGTGATA |
3 'ATAGGGAA | CGCCACTAT |
Визначено області стійкості дволанцюгового стану для цих дуплексів. Конформації коротких фрагментів ДНК у водних розчинах визначаються різними концентраціями NaCl. Показано існування їх у межах B-форми. Кооперативні зміни у спектрах КД спостерігаються в трифторетанолі (TFE) рішення з TFE концентрації типових для кожного і яке, як передбачається, пов’язане з B?A-переходом. B-форми стабілізації пари контактної бази оцінюються за допомогою теорії B?A-переходу. Кожна пара контактної бази стабілізує форму B на величину ~ 1,7 ккал/моль.
Circular dichroism method (CD) was used to study conformation of the synthetic deoxy-oligonucleotide of 17 base pairs long, which is an OR3 operator of phage λ, and its 9-base pairs fragment
5' TATCCCTT |GCGGTGATA|
3' ATAGGGAA |CGCCACTAT|
The stability regions of the double-stranded state are determined for these duplexes. Conformations of the short DNA fragments in aqueous solutions of different NaCl concentrations are shown to exist within the limits of B-family. A cooperative change in the CD spectra is observed in trifluoroethanol (TFE) solutions with TFE concentration typical of each oligonucleotide, which is supposed to be due to B-A transition. The B-form stabilization by terminal base pairs is evaluated using the B-A transition theory. Each terminal base pair stabilizes the B form by the value of ~1.7 kcal/mol.
|
| issn |
0233-7657 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/152739 |
| citation_txt |
Конформация операторного участка OR3 фага λ и его фрагмента в водных и водно-трифторэтанольных растворах / В.И. Иванов, Л.Е. Минченкова, А.К. Щелкина, Б.К. Чернов, А.П. Ярцев, М.П. Кирпичников // Биополимеры и клетка. — 1986. — Т. 2, № 2. — С. 101-106. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT ivanovvi konformaciâoperatornogoučastkaor3fagaλiegofragmentavvodnyhivodnotriftorétanolʹnyhrastvorah AT minčenkovale konformaciâoperatornogoučastkaor3fagaλiegofragmentavvodnyhivodnotriftorétanolʹnyhrastvorah AT ŝelkinaak konformaciâoperatornogoučastkaor3fagaλiegofragmentavvodnyhivodnotriftorétanolʹnyhrastvorah AT černovbk konformaciâoperatornogoučastkaor3fagaλiegofragmentavvodnyhivodnotriftorétanolʹnyhrastvorah AT ârcevap konformaciâoperatornogoučastkaor3fagaλiegofragmentavvodnyhivodnotriftorétanolʹnyhrastvorah AT kirpičnikovmp konformaciâoperatornogoučastkaor3fagaλiegofragmentavvodnyhivodnotriftorétanolʹnyhrastvorah AT ivanovvi konformacíâoperatornoídílânkior3fagaλíiogofragmentauvodnihívodnotriftoretanolʹnihrozčinah AT minčenkovale konformacíâoperatornoídílânkior3fagaλíiogofragmentauvodnihívodnotriftoretanolʹnihrozčinah AT ŝelkinaak konformacíâoperatornoídílânkior3fagaλíiogofragmentauvodnihívodnotriftoretanolʹnihrozčinah AT černovbk konformacíâoperatornoídílânkior3fagaλíiogofragmentauvodnihívodnotriftoretanolʹnihrozčinah AT ârcevap konformacíâoperatornoídílânkior3fagaλíiogofragmentauvodnihívodnotriftoretanolʹnihrozčinah AT kirpičnikovmp konformacíâoperatornoídílânkior3fagaλíiogofragmentauvodnihívodnotriftoretanolʹnihrozčinah AT ivanovvi conformationoftheor3operatorofphageλanditsfragmentinaqueousandaqueoustrifluoroethanolsolutions AT minčenkovale conformationoftheor3operatorofphageλanditsfragmentinaqueousandaqueoustrifluoroethanolsolutions AT ŝelkinaak conformationoftheor3operatorofphageλanditsfragmentinaqueousandaqueoustrifluoroethanolsolutions AT černovbk conformationoftheor3operatorofphageλanditsfragmentinaqueousandaqueoustrifluoroethanolsolutions AT ârcevap conformationoftheor3operatorofphageλanditsfragmentinaqueousandaqueoustrifluoroethanolsolutions AT kirpičnikovmp conformationoftheor3operatorofphageλanditsfragmentinaqueousandaqueoustrifluoroethanolsolutions |
| first_indexed |
2025-11-24T16:26:17Z |
| last_indexed |
2025-11-24T16:26:17Z |
| _version_ |
1850482797079166976 |
| fulltext |
7. Subfragments of the large terminal repeat cause glucocorticoid-responsive expression
of mouse mammary tumor virus and of adjacent gene / N. Hynes, A. J van Ooyen,
N. Kennedy et a l . / / I b i d . — N 12.—P. 3637—3641.
8. Isolation and characterization of the rat tyrosine aminotransferase gene / T. Shino-
miya, G. Scherer, W. Schmid / / I b i d . — 1984.—81, N 5 .—P. 1346—1350.
9. Cochet M., Chang A. C. Y., Cohen S. Characterization of the structural gene and pu-
tative S'-regulatory sequence for Human propiomelanocor t in / /Nature .— 1982.—297,
N 5864.—P. 335—339.
10. Nucleotide sequences.—Oxford; Washington: IRL press, 1984.—1200 p.
11. The template RNAs of RNA polymerases can have compact secondary structure for-
med by long duable helices with partial violation of the complementarity / V. V. So-
lovyev, A. A. Zharkikh, N. A. Kolchanov, V. A. R a t n e r / / F E B S Lett.— 1984.—165,
N 1.—P. 72—78.
12. Колчанов Η. Α., Соловьев В. В., Жарких А. А. Контекстные методы теоретического
анализа генетических макромолекул (ДНК, РНК и белков) / /Молекулярная био-
логия.— М. : ВИНИТИ, 1985.— С. 6—34.— (Итоги науки и техники / ВИНИТИ;
т. 21)
13. А. с. 925964 СССР, МКИЪ С 07 Η 19/16, А 61 К 49/00. Способ получения дезокси-
полинуклеотидов / В. П. Кумарев, Л. В. Баранова, В. С. Богачев, М. И. Ривкин / /
Открытия. Изобретения.— 1982.—№ 17.—С. 120.
14. Sanger F., Nicklen S., Coulson A. R. DNA sequencing with chain terminating inhibi-
t o r s / / P r o c . Nat. Acad. Sci. USA.— 1977.—74, N 12.—P. 5463—5467.
15. Muluihill E. R., LePennec J. P., Chambon P. Chicken oviduct progesteron receptor:
location of specific regions of high affinity binding in cloned DNA fragments of hor-
mone responsive genes / / C e l l . — 1982.—28, N 3 .—P. 621—632.
16. Alberts В., Herrick G. DNA-cellulose ch roma tog raphy / /Me th . Enzymol — 1971.—21,
pt D.—P. 198—217.
17. DNA sequences involved in the regulation of gene expression by glucocorticoid hormo-
nes / B. Groner, N. Kennedy, P. Skroch et a l . / /B ioch im . et biophys. acta.— 1984.—•
781, N 8 .—P. 1—6.
18. Calladine C. R. Mechanisms of sequence-dependent stacking of bases in B-DNA / /
J. Мої. Biol.— 1982.—161, N 2 .—P. 343—352.
19. Functional analysis of the steroid hormone control region of the mouse mammary tu-
mor v i r u s / F . Lee, С. V. Hall, G. M. Ringold et a l . / / N u c l . Acids Res.— 1984.—12,
N 10.—P. 4191—4206.
20. Chandler V. L., Maler В. AYamamoto K. R. DNA sequences bound specifically by
the glucocorticoid repector in vitro render a heterologous promoter hormone responsi-
ve in vivo / / C e l l . — 1983.—33, N 2 .—P. 489—499.
21. Sequences in the promoter region of the chicken lysozyme gene required for steroid
regulation and receptor binding / R. Renkawitz, G. Schiitz, D. von der Ahe, M. Bea-
to / / Ibid.— 1984.—37, N 2.— P. 503—510.
Ин-т цитологии и генетики СО АН СССР, Новосибирск Получено 16.08.85
УДК 577.214.8
КОНФОРМАЦИЯ ОПЕРАТОРНОГО УЧАСТКА OR 3 ΦΑΓΑ λ
И ЕГО ФРАГМЕНТА В ВОДНЫХ
И ВОДНО-ТРИФТОРЭТАНОЛЬНЫХ РАСТВОРАХ
В. И. Иванов, JL Е. Минченкова, А. К. Щелкина, Б. К. Чернов,
А. П. Ярцев, М. П. Кирпичников
Введение. В связи с большими успехами химического синтеза Д Н К
появилась возможность исследовать конформационные свойства не сум-
марной Д Н К , а определенных участков, имеющих функциональное
значение. В этой работе мы исследовали один из таких фрагментов:
участок ОлЗ правого оператора генома фага λ длиной 17 пар оснований
и его фрагмент из 9 пар.
Многочисленные исследования, посвященные структуре молекулы
Д Н К , показали, что в зависимости от условий среды и нуклеотидной
последовательности возможны различные формы спирали. Это разно-
образие форм можно разделить на три семейства: А, В и Ζ. Применение
метода кругового дихроизма (КД) показало, что двойная спираль под
влиянием внешних условий может менять свою структуру двумя спо-
собами. В пределах одного семейства изменение спирали происходит
БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА, 1986, т. 2, №> 2 101
плавно (например переход В—С), а переход между семействами про-
исходит кооперативно (А—В-, В—Z-переходы) [1]. В наших работах
[2, 3] была определена главная количественная характеристика В—А-
перехода — длина кооперативности, которая оказалась равной 10—20
парам оснований. Эта величина близка длине исследуемых олигону-
клеотидов. При этом может быть существенна роль концов фрагментов.
Цель работы — сопоставление спектров К Д 17- и 9-членных олиго-
нуклеотидов и длинной Д Н К в условиях существования В- и Α-форм и
в интервале В—Α-перехода, а также выяснение энергетического вклада
концов фрагментов при переходе из формы В в форму А. Конформа-
ционные свойства этих фрагментов интересны в связи со специфическим
взаимодействием их с белком — сго-репрессором.
Материалы и методы. Д е з о к с и о л и г о н у к л е о т и д ы (нити: 5'ТАТСССТТ-
GCGGTGATA, 3'ATAGGGAACGCCACTAT, 5'TATCACCGC, 3'ATAGTGGCG) синтезиро-
вали блочным триэфирным методом в растворе [4]; после удаления всех защитных
групп соединения выделяли ионообменной хроматографией на ДЭАЭ-целлюлозе и окон-
чательно очищали с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии. Строе-
ние полученных олигонуклеотидов подтверждали по методу Максама и Гилберта [5].
К о н ц е н т р а ц и и д е з о к с и о л и г о н у к л е о т и д о в определяли с помощью
фосфодиэстеразы змеиного яда («Worthington», США). Индивидуальные комплемен-
тарные нити 17- и 9-членных фрагментов расщепляли до мононуклеотидов в буферном
растворе (Ю- 2 Μ трис-HCl, рН 7,1, 0,1 Μ NaCl, 10~2 Μ MgCl2) . Затем по спектрам
поглощения определяли оптическую плотность при 260 нм. Используя известные значе-
ния молярных экстинкций отдельных нуклеотидов при 260 нм (рН 7) dpA, dpG, dpC и
dpT ε = 15300, 11800, 7400, 9300 Μ - 1 с м - 1 соответственно, были рассчитаны средние
молярные экстинкции на остаток для одноцепочечных фрагментов данного нуклеотид-
ного состава. Получены следующие значения: для последовательности TATCCCTTGC-
GGTGATA — ε 2 6 0 = Ю500 М - 1 см-1 ; для ATAGGGAACGCCACTAT — ε 2 6 ο = 11558,8 М - 1
см-1 ; для TATCACCGC —е2бо=10066,7 М" 1 см"1; для ATAGTGGCG — е 2ео= 11533,3
М - 1 см - 1 . Эти значения использовали для определения концентраций (М) исследуемых
фрагментов нуклеотидов.
Д у п л е к с ы получали сливанием растворов отдельных комплементарных нитей
в эквимолярных концентрациях. В экспериментах использовали достаточно высокие кон-
центрации дуплексов олигонуклеотидов 4-=-6 * Ю - 4 Μ нуклеотидных остатков. Образцы
в водных растворах предварительно нагревали до 80—90 °С и оставляли на ночь при
комнатной температуре.
К р и в ы е п л а в л е н и я дуплексов регистрировали на спектрофотометре фирмы
«Вескшап» (США) при непрерывном нагреве со скоростью 0,5 град/мин.
В — А-п е ρ е χ о д изучали в водно-трифторэтанольных растворах при температу-
ре —20 °С, чтобы избежать тепловой денатурации дуплексов. Α-форму получали сле-
дующим образом: сначала смешивали водные компоненты — олигонуклеотид, NaCl,
ЭДТА (конечные концентрации см. в подписях к рисункам), смесь нагревали до 80—
90 °С и медленно охлаждали до комнатной температуры, затем добавляли трифторэта-
нол (ТФЭ) до концентрации 85 % (объемные проценты) и охлаждали кювету с раст-
вором в криостате дихрографа до —20 °С.
С п е к т р ы К Д измеряли на дихрографе Mark lH фирмы «Jobin Ινοη» (Франция)
в криостате той же фирмы, в кювете с длиной оптического пути 0,1 см. Значения Δε
рассчитывали на моль нуклеотидов.
Результаты и обсуждение. Исследовали два синтетических дезокси-
олигонуклеотида: операторный участок ОдЗ длиной 17 пар оснований
5' TATCCCTTGCGGTGATA
3' ATAGGGAACGCCACTAT
и его фрагмент из 9 пар
5' TATCACCGC
3' ATAGTGGCG.
С помощью тепловой денатурации были выяснены условия ста-
бильности дуплексов.
1 0 2 БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА, 1986, т. 2, №> 2 102
К р и в ы е п л а в л е н и я дуплексов длиной 17 и 9 пар оснований,
полученные в одинаковых условиях в ОД Μ растворе NaCl, существенно
различаются (рис. 1). Температура плавления (ТПл) дуплекса длиной
17 пар оснований равна 60 °С, а дуплекса длиной 9 пар оснований —
только 40 °С. Это различие в Тп л на 20 °С связано с длиной олигонук-
леотидов, поскольку стабильность двойной спирали падает с уменьше-
Fig. 1. Melt ing curves for the 9 base pairs duplexes (1) and the 17 base pairs duplexes
(2) in 0.1 Μ NaCl.
Рис. 2. КД-спектры дуплексов длиной 9 пар оснований (А) и 17 пар оснований (Б) в
водных растворах при разных концентрациях NaCl (Μ).
Fig. 2. CD spectra for the 9 base pairs duplexes (A) and the 17 base pairs duplexes (Б)
in aqueous solution at different NaCl concentrations (M).
нием ее длины, когда полимер много короче длины кооперативное™
перехода спираль—клубок [6]. Характерной особенностью кривых плав-
ления коротких дуплексов является отсутствие верхнего плато.
Из кривых плавления следует, что олигонуклеотиды в 0,1 Μ NaCl
при температуре ниже 8 °С находятся в двутяжевом состоянии. Все
эксперименты в водных растворах проводили при температуре 1 °С.
С п е к т р ы К Д дуплексов длиной 17 и 9 пар оснований в 0,1 Μ
NaCl имеют формы и амплитуды полос, близкие таковым В-формы
Д Н К (рис. 2) . С ростом концентрации NaCl амплитуда положительной
полосы уменьшается, а отрицательной — в области 250 нм — остается
постоянной. Аналогичные изменения К Д под действием соли наблюда-
ются для длинной Д Н К , что ранее интерпретировали как структурный
переход в пределах В-семейства [1]. На основании сопоставления спект-
ров К Д можно утверждать, что оба дуплекса в 0,1 Μ NaCl имеют
В-подобную конформацию, а с ростом концентрации соли происходит
непрерывный переход в сторону более закрученной С-формы. Таким
образом, поведение коротких фрагментов в пределах В-семейства по
спектрам К Д не отличается от длинной Д Н К .
Α-форму Д Н К обычно получают при низкой ионной силе (2—
5· Ю - 4 Μ NaCl) в растворах вода — неэлектролит, когда происходит
частичное обезвоживание молекул [7]. В условиях образования А-
формы на коротких фрагментах необходимо контролировать двутяже-
вое состояние молекул. Стабильность двойной спирали олигонуклеоти-
дов в 85 %-ном растворе ТФЭ при низкой ионной силе значительно
падает, ТПл оказывается близкой 0 °С. Чтобы избежать денатурации,
понижали температуру образца до —20 °С. Кроме того, использовали
БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА, 1986, т. 2, №> 2 103
более высокие концентрации ионов Na ( 2 - Ю - 3 Μ ) , чем для природ-
ной Д Н К .
В этих условиях спектры К Д дуплексов длиной 17 и 9 пар осно-
ваний в 85 %-ном растворе ТФЭ аналогичны спектрам Α-формы Д Н К
и синтетических полинуклеотидов (рис. 3) .
Четко выражены характерные для Α-формы положения и ампли-
туды полос: большая интенсивность положительной полосы при 268 нм
и небольшая отрицательная полоса в области 240 нм. Значение ам-
плитуды в максимуме для дуплекса длиной 17 пар (Δε268 = 9,6) т а к ж е
Рис. 3. КД-спектры дуплексов длиной 9 пар оснований (А) и 17 пар оснований (Б) в
области В — Α-перехода. Условия: 2 ·10~ 3 Μ NaCl, 2 · 10~4 Μ ЭДТА, —20°С. Цифры
на кривых указывают процентное содержание ТФЭ.
Fig. 3. CD spectra for the 9 base pairs duplexes (A) and the 17 base pairs duplexes (Б)
in the region of the B-A transit ion. Conditions: 2 ·10~ 3 Μ NaCl, 2 - Ю - 4 Μ EDTA, —20°С.
The curves are labelled with TFE concentration.
Рис. 4. Кривые В — Α-перехода: 1 — дуплекса длиной 17 пар оснований и Д Н К из тиму-
са теленка (кружки); 2 — дуплекса длиной 9 пар оснований, θ — доля звеньев в
А-форме.
Fig. 4. B-A transit ion curves: 1 — for the 17 base pairs duplexes and calf thymus DNA
(open circles); 2 — f o r the 9 base pairs duplexes, θ — the A form fraction.
совпадает со значением для длинной Д Н К (Δε27ο=10) . Д л я дуплекса
9 пар амплитуда положительной полосы не достигает такой величины.
Сходство всех деталей спектра свидетельствует о способности коротких
фрагментов в определенных условиях переходить в А-форму.
При добавлении в кювету с образцом в 85%-ный раствор ТФЭ рас-
считанных количеств воды спектры К Д принимают вид, характерный
для В-формы каждого дуплекса (для сравнения см. В-форму в 0,1 Μ
NaCl, рис. 2) . Семейства кривых К Д А—В-перехода, как это видно из
рис. 3, имеют четкие изодихроичные точки, подтверждающие суще-
ствование в образце только двух типов спирали: А и В. Переход из А-
в В-форму считали завершенным, когда амплитуды положительной и
отрицательной полос достигали насыщения и не изменялись при даль-
нейшем уменьшении содержания ТФЭ.
К р и в ы е В — Α - п е р е х о д о в исследуемых дуплексов (рис. 4)
получены путем вычисления доли Α-формы при каждом процентном со-
держании ТФЭ по изменению амплитуды положительной полосы в об-
ласти 268 нм (ΔβΑ-φορ—Аєі)/(Дєа-фор—Дев-фор). Переход в А-форму
дуплекса длиною 9 пар оснований (кривая 2) при максимально воз-
можном содержании ТФЭ в образце (85 %) оказался незавершенным,
поэтому мы экстраполировали кривую перехода до значения амплитуды
Δε Α-формы дуплекса длиной 17 пар оснований.
Формы кривых 1 и 2 свидетельствуют о кооперативном характере
перехода, однако по своим параметрам переходы значительно отлича-
ются друг от друга. Так, точка В —А-полуперехода более длинного (17
пар оснований) дуплекса соответствует 68 %, а короткого (9 пар) —
81 % ТФЭ; ширина В — Α - п е р е х о д а первого составляет 6 % , а второ-
1 0 4 БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА, 1986, т. 2, №> 2 104
г о — 1 7 % ТФЭ. Неожиданным и интересным является обнаруженный
нами факт практически полного совпадения кривых В — А-перехода
дуплекса длиной 17 пар оснований и длинной Д Н К (рис. 4, кривая 1,
кружочки) . Это означает, что олигонуклеотид, имеющий длину, близкую
длине кооперативности В — А-перехода (10—20 пар) [2, 3] , переходит
в Α-форму, как и длинная Д Н К , в том ж е интервале концентраций
ТФЭ. С другой стороны, короткий олигонуклеотид из 9 пар оснований
переходит в Α-форму при значительно больших концентрациях ТФЭ,
т. е. переход по сравнению с дуплексом длиной 17 пар затруднен.
Как можно объяснить наблюдаемое различие В—Α-переходов ду-
плексов длиной 17 и 9 пар оснований? Мы обнаружили корреляцию
между длиной олигонуклеотида и его способностью к В—А-переходу:
чем короче олигонуклеотид, тем сильнее затруднен переход в А-форму.
В коротких олигонуклеотидах относительная концентрация концевых
пар больше, чем в длинных. Эти пары на концах дуплекса, возможно,
более гидратированы, чем в середине, и стабилизируют В-конформа-
цию. Отметим, что для дуплексов длиной 10 пар оснований кривые
В—А-перехода расположены между кривой дуплекса длиной 17 пар и
дуплекса 9 пар. Это явление стабилизации В-формы концевыми пара-
ми мы назвали эффектом В-фильности концов.
Э н е р г е т и ч е с к и й в к л а д к о н ц о в с п и р а л и в В — А -
п е р е х о д . В —Α-переход короткого фрагмента затруднен необхо-
димостью затраты дополнительной энергии Fs двух концов, которые,
как мы установили, стабилизируют В-форму Д Н К . Условие равновесия
имеет вил:
БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА, 1986, т. 2, №> 2 1 0 5
где η — число звеньев цепи; Fл и FB — свободные энергии А- и В-форм
длинной Д Н К в расчете на одно звено [8]. Пользуясь этим, можно
подсчитать энергетический вклад концевых пар.
Предположим, что сохранение только первого ненулевого члена
при разложении F A — FB в ряд в окрестности точки полуперехода α < χ > =
= 68 % (для длинной Д Н К ) является достаточно хорошим прибли-
жением вплоть до точки полуперехода а 9 = 81 % для дуплекса длиной
9 пар. Тогда можно подсчитать FA—FB для концентраций ТФЭ, соот-
ветствующих В — Α-переходу в этом образце
В этой формуле параметр Q ( ^ 2 0 % ТФЭ) берется из данных по
длинной Д Н К [3] и определяется следующим образом:
где Δα — ширина перехода; ν 0 — д л и н а кооперативности; Δ α = 6 % для
тимусной Д Н К ; νο^1Ο 1 определена ранее скрепочным методом и при
изучении тройного равновесия (А, В, клубок) в Д Н К [2, 3]. Так как
Fs=n(FA—FB), получаем при п=9, F s = 3 , 5 ккал /моль .
Короткие фрагменты по своим конформационным свойствам спо-
собны к тем же переходам, что и длинная Д Н К . В водных растворах
NaCl олигонуклеотиды находятся в пределах В-семейства. В 85 %-ном
растворе ТФЭ фрагменты, подобно длинной Д Н К , принимают А-кон-
формацию. Отличие коротких фрагментов проявляется при В—А-пере-
ходе, когда длина фрагмента меньше длины кооперативности перехода.
Переход в Α-форму короткого дуплекса (9 пар оснований) затруднен
по сравнению с дуплексом длиной 17 пар оснований.
Полученные результаты служат необходимой предпосылкой изуче-
ния конформационных изменений при образовании комплекса между
данными фрагментами Д Н К и сго-репрессором. Следующая статья
посвящена этому вопросу.
CONFORMATION OF THE 0R3 OPERATOR OF PHAGE λ AND ITS FRAGMENT
IN AQUEOUS AND AQUEOUS-TRIFLUOROETHANOL SOLUTIONS
V. I. Ivanov, L. E. Minchenkova, A. K. Shchelkina, В. K. Chernov,
A. P. Yartsev, M. P. Kirpichnikov
Institute of Molecular Biology, Academy of Sciences of the USSR, Moscow
S u m m a r y
Circular dichroism method (CD) was used to study conformation of the synthetic deoxy-
oligonucleotide of 17 base pairs long, which is an 0R3 operator of phage λ, and its
9-base pairs f ragment
1. Different conformations of double-stranded nucleic acid in solution as revealed by cir-
cular dichroism / V. I. Ivanov, L. E. Minchenkova, A. K. Schyolkina, A. I. Poletayev / /
Biopolymers.— 1973.—12, N 1.—P. 89—110.
2. Minchenkova L. E., Zimmer Ch. Reversion of the В to A transition induced by specific
interaction with the oligopeptide distamycin A / / I b i d . — 1980.—19, N 4 .—P. 823—831.
3. B-A transition in DNA / V. I. Ivanov, D. Yu. Krylov, Ε. E. Minyat, L. E. Minchenkova / /
J. Biomol. Struct. Dyn.— 1983.—1, N 2 .—P. 453—460.
4. Seth A. K., Jay E. A study of the efficiency and the problem of sulfonation of several
condencing reagents and their mechanisms for the chemical synthesis of deoxyoligo-
ribonucleotides / / Nucl. Acids Res.— 1980.—8, N 22.—P. 5445—5449.
5. Maxam Α. ΜGilbert W. A new method for sequencing DNA / / Proc. Nat. Acad. Sci.
USA.— 1977.—74, N 2 .—P. 560—564.
6. Веденов Α., Дыхне Α., Франк-Каменецкий Μ. Переход спираль — клубок в Д Н К / /
Успехи физ. наук.— 1971.—105, № 3,—С. 479—519.
7. The nature of the B-A transition of DNA in solution / G. Malenkov, L. Minchenkova,
E. Minyat et al. / / F E B S Lett.— 1975.—51, N 1.—P. 38—42.
8. The В to A transition of DNA in s o l u t i o n / V . Ivanov, L. Minchenkova, E. Minvat et
a l . / / J . Мої. Biol.— 1974.—87, N 4 .—P. 817—833.
Ин-т молекуляр. биологии АН СССР, Москва Получено 19.07.85
УДК 577.214.6
СПЕЦИФИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ его-РЕПРЕССОРА
С МОДЕЛЯМИ ОПЕРАТОРНЫХ УЧАСТКОВ.
ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОМ КРУГОВОГО ДИХРОИЗМА
М. П. Кирпичников, А. П. Ярцев,
JI. Е. Минченкова, Б. К. Чернов, В. И. Иванов
Введение. В з а и м н а я адаптация структур белка и нуклеиновой кисло-
т ы — один из центральных вопросов в проблеме белково-нуклеинового
взаимодействия. Примеры возможных изменений Д Н К можно найти
в двух недавних рентгеноструктурных работах : «наматывание» Д Н К
на октамер гистонов происходит путем довольно резких изломов —
«кинков» [1] , а комплексирование рестриктазы EcoRI с синтетическим
дуплексом, с о д е р ж а щ и м посредине сайт рестрикции, вызывает как
1 0 6 БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА, 1986, т. 2. Л? 2
The stability regions of the double-stranded state are determined for these duplexes. Con-
formations of the short DNA fragments in aqueous solutions of different NaCl concentra-
tions are shown to exist within the limits of B-family. A cooperative change in the CD
spectra is observed in trifluoroethanol (TFE) solutions with TFE concentration typical
of each oligonucleotide, which is supposed to be due to B-A transition.
The B-form stabilization by terminal base pairs is evaluated using the B-A transi-
tion theory. Each terminal base pair stabilizes the В form by the value of ~ 1.7 kcal/moL
|