Спектрофотометрический анализ поведения растворов ДНК в воде и при низких ионных силах
С помощью УФ-спектроскопии изучены концентрационные зависимости гиперхромного эффекта растворов ДИК с разным составом пар оснований в воде. Показано, что в воде и при низких ионных силах протонизация ДНК начинается с AT-пар. Получены значения констант протонизации AT-пары К₁ в зависимости от концент...
Saved in:
| Published in: | Биополимеры и клетка |
|---|---|
| Date: | 1992 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
1992
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/154239 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Спектрофотометрический анализ поведения растворов ДНК в воде и при низких ионных силах / Е.Б. Круглова // Биополимеры и клетка. — 1992. — Т. 8, № 1. — С. 56-62. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860073886187520000 |
|---|---|
| author | Круглова, Е.Б. |
| author_facet | Круглова, Е.Б. |
| citation_txt | Спектрофотометрический анализ поведения растворов ДНК в воде и при низких ионных силах / Е.Б. Круглова // Биополимеры и клетка. — 1992. — Т. 8, № 1. — С. 56-62. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Биополимеры и клетка |
| description | С помощью УФ-спектроскопии изучены концентрационные зависимости гиперхромного эффекта растворов ДИК с разным составом пар оснований в воде. Показано, что в воде и при низких ионных силах протонизация ДНК начинается с AT-пар. Получены значения констант протонизации AT-пары К₁ в зависимости от концентрации противоионов. Проведено сравнение K₁ с константой протонизации GC-nap ДНК К₂ при разных ионных силах. Обсуждаются ранее полученные экспериментальные данные на основе предложенного механизма протонизации.
За допомогою УФ-спектроскопії вивчено концентраційні залежності гіперхромного ефекту розчинів ДНК з різним складом пар основ у воді. Показано, що в воді та при низьких іонних силах протонізація ДНК починається із АТ-пар. Одержано значення констант протонізації АТ-пари K₁ в залежності від концентрації противоіонів. Порівняно K₁ з константою протонізації GC-nap ДНК К₂ при різних іонних силах. Обговорюються одержані раніше експериментальні дані на основі запропонованого механізму протонізації.
Dependences of the observed hyperchromism on DNA concentrations for DNA with different bases contents in the water were studied by UV-spectroscopy. It has been shown that DNA protonation begins with AT-pairs in the water and at Iow ionic strengths. The dependences of protonation constants values of AT-pair К₁ on counterion concentration were obtained. It was carried out the comparison К₁ with protonation constant of GC-pair К₂ at different ionic strengths. Experimental data earlier obtained on the basis of proposed mechanism of protonation are discussed.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:12:54Z |
| format | Article |
| fulltext |
s icochemica l c o n d i t i o n s of the i r exis tence . IR- spec t r a of m e t h a n o l so lu t i ons of the above
c o m p o u n d s a re o b t a i n e d . S p e c t r a l a n a l y s i s and c o m p a r i s o n b e t w e e n r e s u l t s o b t a i n e d and
l i t e r a t u r e d a t a a l low to conc lude t h a t t a u t o m e r i c equ i l ib r ium of / -Cyt is of k e t o - a m i n e —
ke to - imine type . The s u p p o s i t i o n of the ene rge t i c a d v a n t a g e of the ex i s t ence of the t a u -
t o m e r w i th lesser d ipole m o m e n t d u e to the lesser po l a r e n v i r o n m e n t g ives and a r g u m e n t
fo r the i nc rease of the r a r e imine f o r m c o n c e n t r a t i o n at the inc rease of the so lu t ion t em-
p e r a t u r e .
С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы
1. Зенгер В. П р и н ц и п ы структурной о р г а н и з а ц и и нуклеиновых кислот .— М. : Мир,
1987.— 584 с.
2. Experimental and theore t i ca l s tud ie s of m o l e c u l a r s t r u c t u r e f e a t u r e s of c y t o s i n e /
E. D. R a d c h e n k o , G. G. She ina , N. A. S m o r y g o , Yu. P. B l a g o i / / J . Мої . S t r u c t . —
1984.— 1 1 6 , — P . 387—396.
3. Инфракрасные спектры и т а у т о м е р и я изоцитозина в аргоновой матрице / С. Г. Сте-
паньян , Г. Г. Шеина , Е. Д . Радченко , Ю. П. Б л а г о й / / Ж у р н . физ. химии. —
1989,— 63, № П . — С . 3008—3014.
4. MNDO a n d IR spec t roscop ic s tud ie s of t a u t o m e r i s m of i socy tos ine / S. G. S t e p a n i a n ,
Ε. D. R a d c h e n k o , G. G. She ina , Yu. P . B l a g o i / / J. Мої . S t r u c t . — 1 9 9 0 . — 2 1 6 . —
P . 77—90.
5. Keto-enol t a u t o m e r of urac i l a n d t h y m i n e / Y. Tsuch i j a , T. T a m u r a , M. Fuj i i , M. I t o / /
J . P h y s . C h e m . — 1 9 8 8 . — 9 2 . — P . 1760—1765.
6. Tautomerism in cy tos ine and 3 -me thy l cy to s ine . A t h e r m o d y n a m i c and kinet ic s t u d y /
M. D r e y f u s , O. B e n s a u d e , G. Dodin , I. E. D u b o i s / / J . Amer . Chem. S o c . — 1976.—
98, N 20,— P . 6338—6349.
7. Tautomerism of pu r ines . 2. Amino- imino t a u t o m e r i s m in 1 - a l k y l - a d e n i n e s / M. Drev-
fus , G. Dodin , O. B e n s a u d e , I. E. D u b o i s / / I b i d . — 1977 ,—99 , N 2 1 . — P . 7027—7037.
8. Квантовохимическое и УФ-спектроскопическое исследование изоцитозина / С. Г. Се-
менов, А. А. Тулуб, А. И. Стеценко, Е. К. С к а л е ц к и й / / Ж у р н . общ. х и м и и . —
1988.— 58, Afo 4 , — С . 901—905.
9. Спектроскопическое и квантовохимическое исследование изоцитозина / А. А. Тулуб ,
С. Г. Семенов, А. И. Стеценко, Ε. Е. Ю д о в и ч / / Т е о р . и эксперим. химия.— 1988.—•
№ 1.— С. 29—36.
10. Sharma В. О., McCotinel I. Е. The c rys t a l and m o l e c u l a r s t r u c t u r e of i s o c y t o s i n e / /
Acta c r y s t a l l o g r . — 1965.— 19, N 5 , — P . 797—806.
11. Platinum ( I I ) complexes w i th a m i n o p y r i m i d i n e s / К. I. Yakovlev , A. I. S t e t zenko ,
A. A. Tu lub et al. / / 5th In t . symp . on p l a t i n u m a n d o ther c o o r d i n a t i o n c o m p o u n d s in
cancer c h e m o t h e r a p y ( P a d u a , 29 J y n . - 2 Ju l . 1987) .— P a d u a , 1 9 8 7 , — P . 361—362.
12. Беллами Л. И н ф р а к р а с н ы е спектры с л о ж н ы х молекул .— М. : И з д - в о иностр. лит.,
1963,— 590 с.
13. Conserved unpa i r ed a d e n i n e r e s idues are i m p o r t a n t fo r o rde red s t r u c t u r e s of 5S ri-
b o s o m a l R N A / S . Bohm, S. Yu. V e n y a m i n o v , H . F a b i a n et a l . / / J . B i o c h e m — 1 9 8 5 . —
147.— P. 503—510.
Физ. -техн. ин-т низких т е м п е р а т у р А Н Украины, Получено 03.07.91
Х а р ь к о в
УДК 577.3:547.963.3
Е. Б. Круглова
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОВЕДЕНИЯ
РАСТВОРОВ ДНК В ВОДЕ И ПРИ НИЗКИХ ИОННЫХ СИЛАХ
С помощью УФ-спектроскопии изучены концентрационные зависимости гиперхромного
эффекта растворов ДИК с разным составом пар оснований в воде. Показано, что в во-
де и при низких ионных силах протонизация ДНК начинается с AT-пар. Получены
значения констант протонизации AT-пары К\ в зависимости от концентрации противо-
ионов. Проведено сравнение Ki с константой протонизации GC-nap ДИК Кч при раз-
ных ионных силах. Обсуждаются ранее полученные экспериментальные данные на ос-
нове предложенного механизма протонизации.
Введние. Исследование влияния ионной силы и рН растворов на про-
цессы комплексообразования Д Н К с биологически активными вещест-
вами, ионами щелочноземельных и переходных металлов имеет важное
© Е. Б. КРУГЛОВА, 1992
56 ISSN 0233-7057. Б И О П О Л И М Е Р Ы II КЛЕТКА. 1992. Т. 8. JVfe I
значение для определения функциональной активности ДНК. В рабо-
тах последних лет изучению процессов комплексообразования Д Н К с
лигандами, в том числе и с ионом H+ , при низких ионных силах уделя-
ется особое внимание [1—3]. Это можно объяснить целым рядом осо-
бенностей, наблюдающихся в поведении растворов Д Н К в воде и при
низких концентрациях поддерживающего электролита (Na+), не харак-
терных для средних и высоких концентраций Na+ [4, 5]. Наибольший
интерес при этом вызывает зависимость физико-химических свойств
растворов Д Н К от концентрации биополимера.
В настоящей работе спектрофотометрическим методом исследованы
концентрационные и рН-зависимости гиперхромного эффекта растворов
Рис. 1. Зависимость гиперхромного эффекта у от концентрации Д Н К C0P в воде д л я
Д Н К с разным (AT) : (GC)-составом: 1 - М . Iuteas ( 2 8 : 7 2 ) ; 2 — тимусной Д Н К
(57 : 43) ; 3 — Cl. perfringens (72 : 28)
Рис. 2. Зависимость поглощения Д Н К Cl. perfringens в воде (1) и в 0,2 M NaCl (2)
от C0P (а); те ж е зависимости в увеличенном масштабе (б)
Д Н К с разным содержанием AT- и GC-nap в воде при комнатной тем-
пературе (23 °С). Полученные зависимости применены для вычисления
констант протонизации АТ-пар и анализа кривых титрования Д Н К при
разных ионных силах.
Материалы и методы. В работе использовали препараты Д Н К с
разным (AT): (GC)-составом — Micrococcusluteus (28 :72) («Serva»,
ФРГ), Д Н К тимуса теленка (57:43) («Serva»), Д Н К Clostridium perf-
ringens (72:28) («Sigma», США). При определении концентрации
Д Н К C0P молярные коэффициенты экстинкции составляли (260 нм):
6,923-IO3; 6,412· IO3 и 6,225· IO3 M-1CM"1 [6]. Значения рН раство-
ров получали на иономере И-130. УФ-спектры поглощения измеряли на
спектрофотометре Specord М40 в кварцевых кюветах с длиной опти-
ческого пути 20, 10 и 1 мм.
Растворы Д Н К в воде готовили из исходных концентрированных
растворов, C0P которых была не ниже, чем 1,5· Ю - 3 М; концентриро-
ванные растворы Д Н К в воде — постепенным добавлением к навеске
полинуклеотида небольших порций воды, чтобы исключить появление
локальных областей с малыми концентрациями. Кривые титрования
тимусной Д Н К в 0,2 и 0,8 M NaCl получены путем постепенного до-
бавления к одному и тому же объему раствора Д Н К C0
p-
2,35-IO-4M) раствора HCl в 0,2 и 0,8 M NaCl соответственно ( р Н = 1 , 3 ) .
Результаты и обсуждение. Концентрационные зависимости гипер-
хромного эффекта γ для разных типов Д Н К при комнатной темпера-
туре приведены на рис. 1. Величина γ вычисляется как γ = (Л* — Л ) / A y
где А*—поглощение определенной концентрации Д Н К в воде; А —
57 ISSN 0233-7057. Б И О П О Л И М Е Р Ы II КЛЕТКА. 1992. Т. 8. JVfe I
поглощение той же концентрации в 0,2 M NaCl. Из рисунка видно, что
в широкой области C0P ДЛЯ Д Н К с разным составом пурин-пиримиди-
новых оснований зависимость γ от C0P носит линейный характер. При
очень малых концентрациях C0P существует достаточно большой раз-
брос значений у. Для уточнения поведения величин у в этой области
концентраций и уменьшения кюветной ошибки все растворы готовили
непосредственно в 20-мм кюветах. В кюветах сравнения находились
либо вода, либо 0,2 M раствор NaCl.
На рис. 2 (а, б) приведены полученные значения поглощения как
функции от C0P для Д Н К Cl. perfringens. Видно, что в области малых
Рис . 3. З а в и с и м о с т ь р Н водных р а с т в о р о в тимусной Д Н К от концентрации Д Н К C0
P
Рис . 4. З а в и с и м о с т ь величины м о л я р н о г о к о э ф ф и ц и е н т а экстинкции природных Д Н К
о т (AT) : (GC)-COCTABA по д а н н ы м р а б о т ы [6]
значений концентраций Д Н К (см. рис. 2, б) сохраняется линейная за-
висимость А* от С°р, откуда следует, что величина у при C 0 P - ^ O дол-
жна стремиться к постоянной величине. Тем не менее проверка досто-
верности этого факта требует использования более точных методик
измерений.
Поскольку изменение гиперхромного эффекта от С°Р, наблюдае-
мое ранее для тимусной Д Н К в воде, связывалось с протонизацией
GC-nap [4, 5], нами были измерены величины рН этих растворов.
Хорошо известно, что, если в воде растворяется вещество, способ-
ное протонироваться, т. е. слабое основание, то рН растворов увели-
чивается и зависит от концентрации [7]. На рис. 3 представлена кон-
центрационная зависимость рН для водных растворов тимусной ДНК,
из которой следует, что по мере роста C0P концентрация ионов водо-
рода [ Н + ] = 1 0 ~ р Н уменьшается (рН увеличивается). (Влияние раство-
ренного углекислого газа на смещение кислотно-основного равновесия
в настоящем сообщении не учитывается.)
Таким образом, можно заключить, что при растворении в воде Д Н К
происходит, с одной стороны, расплетение двойной спирали, которое
зависит от С°Р, а с другой — изменение рН тех же растворов, причем
именно АТ-пары ответственны за наблюдаемые изменения. Этот вывод
следует из результатов измерений у для разных типов Д Н К (см. рис. 1).
Можно предположить, как минимум, два возможных объяснения
наблюдаемых экспериментальных данных. В первом предполагается,
что двойная спираль Д Н К расплетается в воде при комнатной (или
более низкой) температуре, а затем происходит протонизация основа-
ний на денатурированной ДНК. Второй вариант объяснения может за-
ключаться в том, что частичная денатурация Д Н К в воде и при низких
ионных силах происходит за счет протонизации АТ-пар, на что указы-
валось ранее [8]. Центры протонизации находятся, по-видимому, на
аденине, что приводит к нарушению комплементарных водородных
связей и расплетению АТ-обогащенных участков.
58 ISSN 0233-7057. БИОПОЛИМЕРЫ II КЛЕТКА. 1992. Т. 8. JVfe I
Остановимся более подробно на втором предположении и оценим
параметры протонизации, используя найденные величины 7 и рН для
водных растворов тимусной Д Н К . Если связать количество протониро-
ванных АТ-пар (X) с концентрацией расплетенных АТ-пар и предпо-
ложить одновременно, что GC-пары в воде остаются в неденатуриро-
ванном состоянии (идеальный случай), то по уравнению
K i = — о , „ + - , (1)
где С°А= (Ср/2)·0,57 — концентрация АТ-пар для тимусной Д Н К , можно
оценить величину константы протонизации. Значения X для каждой из
рассматриваемой C0P определяем из следующего уравнения
(2)
которое характеризует поглощение раствора при условии выполнения
вышеописаных приближений.
Величина ε* — молярный коэффициент экстинкции денатурирован-
ной ДНК, значение которого при 260 нм берем как 8,9· IO3 M - 1 см - 1 на
один нуклеотид. Для величины ε (молярный коэффициент экстинкции
Д Н К в нативном состоянии) при вычислении значения X из уравне-
ния (2) использовали в одном случае стандартное значение ε, приве-
денное в разделе «Материалы и методы» (способ I). При вычислении
X другим способом учитывали, что по мере расплетения АТ-пар остав-
шаяся часть нерасплетенных пар становится GC-обогащенной и вели-
чина ε будет зависит от (AT)/(GC)-соотношения. Во втором случае
величину X вычисляли итерационным способом до самосогласования X
и ε ( ^ ) (способ II), используя зависимость ε от (АТ)/(ОС)-отношения,
полученную в работе [6] для разных природных Д Н К (рис. 4).
По уравнениям (1) и (2), применяя найденное значение XY получим
величины констант протонизации для разных C0
p. Необходимо отметить,
что уравнение (1) может быть использовано только в некотором приб-
лижении, поскольку оно не учитывает кооперативности рассматрива-
емых процессов.
Для подтверждения выдвинутых предположений о механизме рас-
членения Д Н К в воде и проверки вычисленных значений Ki были1 полу-
чены такие же, как на рис. 1, концентрационные зависимости гипер-
хромного эффекта у* при одном и том же значении рН. Для этого все
растворы Д Н К доводили раствором HCl до значения рН = 6,5 (рис. 5).
Полученные значения у* при [H + J=IO - 6 - 5 также были использованы
для вычисления Ki по уравнениям (1) и (2).
В таблице приведены вычисленные двумя способами константы
протонизации АТ-пар в воде и при рН = 6,5 для одних и тех же кон-
центраций ДНК. Видно, что значения констант, полученные вторым
способом для одинаковых C V совпадают с хорошей степенью точности.
Если связать наблюдаемые изменения констант протонизации с измене-
РезуAbTarid расчета констант протонизации АТ-пар в ДНК с составом оснований
(AT) : (GC) (57:43) двумя разными способами в воде и растворе HCl с рН 6,5
В воде рН 6,5
Ig K1 Ig K1
с°Р Ig [Na+]
( ! ) (И)
C0P Ig [Na+]
( I ) (И)
1 , 1 3 6 - Ю - 3
7 , 5 7 0 - I O - 1
5 , 3 0 0 - 1 0 - '
3 , 7 8 6 - I O " 4
1,514- Ю - 4
- 2 , 9 4
- 3 , 1 2
- 3 , 2 8
- 3 , 4 2
- 3 , 8 2
6 , 1 7
6 , 5 2
7 , 0 9
7 , 2 9
8 , 8 4
6 , 0 3
6 , 3 8
6 , 8 5
7 , 0 0
7 , 2 9
1,12· I O - 3 — 2 , 9 5 6,18
5,24· IO- 4
3,75· IO"4
— 3 , 2 8 6 , 9 7
— 3 , 4 2 7 , 6 2
6 , 0 3
6 , 7 0
6 , 9 0
П р и м е ч а н и е . З н а ч е н и я р Н р а с т в о р о в Д Н К в воде , и с п о л ь з о в а н н ы е в расчетах ,
приведены на рис. 3.
59 ISSN 0233-7057. Б И О П О Л И М Е Р Ы II КЛЕТКА. 1992. Т. 8. JVfe I
ниєм концентрации иротивоионов, которые в первом приближении сов-
падают с С°Р, и отложить значения Ig К\ как функцию Ig [Na+], то
получим линейную зависимость в некоторой узкой области концентра-
ций ионов Na+. Аппроксимируя эту линейную зависимость к средним
и высоким концентрациям ионов Na+, можно попытаться качественно
Рис. 5. Зависимость гиперхромного эффекта от C0
P в воде (1) и при рН = 6,5 (2) д л я
тимусной Д Н К
Рис. 6. Зависимость рассчитанных (точки) и экспериментальных (крестики) значений
l g / ( от логарифма концентрации ионов Na+ : 1 — зависимость IgZC1 от I g [ N a + ] ; 2 —
то ж е д л я IgZC2- Экспериментальные значения взяты из работ [1, 4, 9] ; обозначения q
и S — из работы [11]
п р о а н а л и з и р о в а т ь п о л у ч е н н ы е р а н е е р а з н ы м и а в т о р а м и э к с п е р и м е н -
т а л ь н ы е д а н н ы е по п р о т о н и р о в а н и ю м о л е к у л т и м у с н о й Д Н К п р и р а з н ы х
и о н н ы х с и л а х .
Так, хорошо видно, что в области концентраций ионов N a + ~ 0 , 1 ~
-M M протонизация АТ-пар не может быть ответственна за изменения
в спектрах поглощения Д Н К при рН~3,5—2,5, которые наблюдались
для тимусной Д Н К в целом ряде работ [1, 4, 9, 10], поскольку значе-
ния К\ для каждой из этих ионных сил существенно ниже. Можно пред-
положить, как это и делалось ранее, что при таких ионных силах про-
тонизация начинается с GC-пар. На рис. 6 отложены значения Ig /C2 в
зависимости от Ig [Na+], где К2 — константа протонизации GC-nap.
Величины /C2 взяты нами из работ разных авторов [1, 4, 9]. На этом
же рисунке отмечены положения q и 5-пиков, соответствующих макси-
60 ISSN 0233-7057. Б И О П О Л И М Е Р Ы II КЛЕТКА. 1992. Т. 8. JVfe I
мумам двух областей протонизации, полученных методом буферной
емкости для разных ионных сил [11].
Обобщая приведенные результаты, можно заключить, что предло-
женный механизм протонизации Д Н К в воде и при низких ионных си-
лах позволяет объяснить целый ряд экспериментальных данных. Так,
при низких ионных силах или в воде протонизация начинается в обла-
сти нейтральных или слабокислых рН с АТ-пар, а затем при более кис-
лых значениях рН идет протонизация GC-nap. При очень низких ионных
силах, когда разница между К\ и /C2 существенна, кривые титрования
могут быть двухступенчатыми, что и наблюдается в действительности
[1, 4]. В этих областях ионных сил кривые титрования отличаются для
разных концентраций ДНК, поскольку величина константы протониза-
ции /Ci зависит от концентрации противоионов. По мере увеличения
ионной силы концентрационные различия исчезают [4].
Можно ожидать, что в области высоких ионных сил, для которых
значения /Ci и /C2 также существенно отличаются, кривые титрования
будут иметь особенности при значениях рН более кислых, чем те, ко-
торые соответствуют области протонизации GC-nap. Полученные нами
кривые титрования тимусной Д Н К в 0,2 и 0,8 M NaCl подтверждают
высказанные предположения (рис. 7, а, б).
В заключение важно отметить, что сделанные в работе выводы о
механизме протонизации молекулы Д Н К и найденные значения конс-
тант протонизации молекулы Д Н К в широкой области ионных сил
носят предварительный характер.
Тем не менее полученные данные и предложенная в работе модель
лозволяют объяснить и увязать между собой целый ряд наблюдавших-
ся ранее экспериментальных данных.
Р е з ю м е . З а допомогою УФ-спектроскопі ї вивчено концентраційні залежност і гіпер-
хромного ефекту розчинів Д Н К з різним складом пар основ у воді. Показано , щ о в
воді та при низьких іонних силах протонізація Д Н К починається із АТ-пар. О д е р ж а н о
значення констант протонізаці ї АТ-пари Ki в залежност і від концентраці ї противо-
іонів. Порівняно Ki з константою протонізаці ї GC-nap Д Н К К2 при різних іонних си-
лах . Обговорюються одержан і раніше експериментальні дані на основі запропоновано-
го механізму протонізаці ї .
S u m m а г у. Dependences of the observed hyperchromism on DNA concen t ra t ions fo r
DNA with d i f fe ren t bases con ten t s in the w a t e r were s tudied by UV-spec t roscopy. It h a s
been shown tha t DNA pro tona t ion beg ins wi th AT-pairs in the w rater and at Iowr ionic
s t r e n g t h s . The dependences of p ro tona t i on c o n s t a n t s va lues of AT-pair Ki on counte r ion
concen t ra t ion were obta ined. It w a s carr ied out the compar i son Ki wi th p r o t o n a t i o n
c o n s t a n t of GC-pa i r /C2 at d i f fe ren t ionic s t r eng ths . Expe r imen ta l da t a ear l ier ob ta ined
on the bas is of p roposed mechan i sm of p ro tona t i on are d iscussed.
С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы
1. Слоницкий С. В., Купцов В. Ю. Влияние ионной силы раствора на протонирование
молекулы Д Н К / / Молекуляр . б и о л о г и я — 1988,—22, № 3 — С . 741—759.
2. Sorokin V. АGlachenko G. ОValeev V. A. DNA p r o t o n a t i o n at low ionic
s t r e n g t h of s o l u t i o n / / M a c r o m o l . Chem.— 1986.— 187.— P. 1053—1063.
3. Круглова Ε. Б. Один из возможных подходов к учету влияния противоионов на
процессы комплексообразования в системах полиэлектролит — лиганд // Молекуляр .
биология.— 1991.—25, № 1 .—С. 60—68.
4. Cavalieri L. FRosoff Ai., Rosenberg В. Н. S tud ies on the s t ruc tu re of nucleic acids.
X. On the mechan i sm of dena tu ra t i on // J . Amer . Chem. S o c . - 1 9 5 6 — 7 8 N 2 0 —
P. 5239—5247.
5. Cavalieri L. F., Rosenberg В. H. S tud ies on the s t ruc tu re of nucleic acids. XI. The
roles of hea t and acid in deoxyribonucle ic acid d e n a t u r a t i o n / / I b i d . — 1957.—79,
N 20.— P. 5352—5357.
6. Miiller W., Crothers D. M. In t e rac t ions of he te roa romat i c c o m p o u n d s wi th nucleic
a c i d s / / E u r . J . Biochem.— 1975.—54, N 2 . — P . 267—277.
7. Комарь Η. П. Гомогенные ионнные р а в н о в е с и я , — Х а р ь к о в : Вища шк., 1983.— 207 с.
SSSN 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1992. Т. 8. JVb 1 61
8. Hermann Ph., Fredericg Ε. The ro le of t h e A T p a i r s in the acid d e n a t u r a t i o n o f
D N A / / N u c L Acids Res .— 1977 .—4, N 8 , — P . 2939—2947.
9. Dore E., Frontali C., Gratton E. The ro le of ions in the acid m e l t i n g of D N A / / B i o -
p o l y m e r s . — 1 9 7 2 . — 1 1 , N 10,— P. 2033—2041.
10. Микельсон А. Химия нуклеазидов и нуклеотидов — Μ . : Мир, 1966.—667 с.
11. Изучение в з а и м о д е й с т в и я Д Н К с п р о т о н а м и среды м е т о д о м б у ф е р н о й е м к о с т и /
Б . И. Сухоруков , Μ. М. Монтрель , В. К. Опанасенко , Е. К. З о л о т а р е в а / / М о л е к у -
ляр . биология .— 1983.— 17, № 5 . — С . 1009—1018.
Ин-т р а д и о ф и з и к и и электроники А Н У к р а и н ы , П о л у ч е н о 22.07.9 L
Х а р ь к о в
УДК 543.42
Е. Д. Радченко, И. Д. Рева, А. М. Плохотниченко,
С. Г. Степаньян, Г. Г. Шеина, Ю. П. Благой
ИЗУЧЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ ГЛИЦИНА
МЕТОДОМ ИК-СПЕКТРОСКОПИИ В КРИОМАТРИЦАХ
Получены высокоразрешенные ИК-спектры глицина и модельных соединений методом
«матричной изоляции». Проведен эмпирический анализ спектров и показано, что при
замораживании в матрицах аминокислоты переходят из цвиттерионной в молекулярную
форму. Обнаружено, что в матрицах присутствует несколько конформаций, возбуж-
денных при температуре испарения. «Расщепление» конформационно-чувствительных
пиков свидетельствует о наличии в матрице по крайней мере трех конформеров глици-
на. Выполнено предварительное отнесение конформеров.
Введение. Задачи установления пространственного строения белков
требуют знания структуры и конформационной динамики мономерных
звеньев, включенных в полимерные цепи. Однако экспериментальное
получение такой информации весьма затруднено, поскольку большин-
ство аминокислот в кристаллах и растворах существует в виде цвитте-
рионов, молекулярная структура которых нехарактерна для полипеп-
тидных цепей. Кроме того, попытки получения необходимой информа-
ции на модельных соединениях в кристаллическом состоянии или в
растворах наталкиваются на значительные искажения результатов
вследствие сильного влияния эффектов окружения. Поэтому в настоя-
щее время исследования наиболее выгодных с энергетической точки
зрения конформеров аминокислот, их структуры и термодинамики вза-
имных переходов выполняются, в основном, расчетными методами кван-
товой химии в вакуумном приближении. Полученные таким путем
структурные и энергетические параметры используются в дальнейшем
для решения задач машинного моделирования более сложных поли-
мерных систем.
Одно из первых теоретических исследований [1] подтвердило масс-
спектрометрические измерения [2], из которых следовало, что амино-
кислоты в изолированном состоянии существуют в молекулярной фор-
ме. Это, в свою очередь, подсказало пути экспериментального решения
проблемы конформационной динамики аминокислот — исследования
структуры в газовой фазе. Впервые такие измерения были выполнены
для простейшей аминокислоты — глицина в 1978 г. методом микровол-
новой радиоспектроскопии [3, 4]. Но дальнейший анализ [5, 6] ставит
иод сомнение выводы экспериментов [3, 4] о наблюдении наиболее ста-
бильной структуры вследствие специфики экспериментальной методики.
Ab initio расчеты с оптимизацией геометрических параметров кон-
формеров глицина [6] показывают, что в газофазных экспериментах
могут реализоваться три равновесные молекулярные формы (E — отно-
© Е. Д. РАДЧЕНКО, И. Д. ΡΕΒΑ, А. М. ПЛОХОТНИЧЕНКО, С. Г. СТЕПАНЬЯН,
Г. Г. ШЕИНА, Ю. П. БЛАГОЙ, 1992
62 ISSN 0233-7057. Б И О П О Л И М Е Р Ы II КЛЕТКА. 1992. Т. 8. JVfe I
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-154239 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7657 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:12:54Z |
| publishDate | 1992 |
| publisher | Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Круглова, Е.Б. 2019-06-15T11:21:44Z 2019-06-15T11:21:44Z 1992 Спектрофотометрический анализ поведения растворов ДНК в воде и при низких ионных силах / Е.Б. Круглова // Биополимеры и клетка. — 1992. — Т. 8, № 1. — С. 56-62. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 0233-7657 DOI: http://dx.doi.org/10.7124/bc.000310 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/154239 577.3:547.963.3 С помощью УФ-спектроскопии изучены концентрационные зависимости гиперхромного эффекта растворов ДИК с разным составом пар оснований в воде. Показано, что в воде и при низких ионных силах протонизация ДНК начинается с AT-пар. Получены значения констант протонизации AT-пары К₁ в зависимости от концентрации противоионов. Проведено сравнение K₁ с константой протонизации GC-nap ДНК К₂ при разных ионных силах. Обсуждаются ранее полученные экспериментальные данные на основе предложенного механизма протонизации. За допомогою УФ-спектроскопії вивчено концентраційні залежності гіперхромного ефекту розчинів ДНК з різним складом пар основ у воді. Показано, що в воді та при низьких іонних силах протонізація ДНК починається із АТ-пар. Одержано значення констант протонізації АТ-пари K₁ в залежності від концентрації противоіонів. Порівняно K₁ з константою протонізації GC-nap ДНК К₂ при різних іонних силах. Обговорюються одержані раніше експериментальні дані на основі запропонованого механізму протонізації. Dependences of the observed hyperchromism on DNA concentrations for DNA with different bases contents in the water were studied by UV-spectroscopy. It has been shown that DNA protonation begins with AT-pairs in the water and at Iow ionic strengths. The dependences of protonation constants values of AT-pair К₁ on counterion concentration were obtained. It was carried out the comparison К₁ with protonation constant of GC-pair К₂ at different ionic strengths. Experimental data earlier obtained on the basis of proposed mechanism of protonation are discussed. ru Інститут молекулярної біології і генетики НАН України Биополимеры и клетка Структура и функции биополимеров Спектрофотометрический анализ поведения растворов ДНК в воде и при низких ионных силах Спектрофотометричний аналіз поведінки розчинів ДНК у воді та за низьких іоних сил Spectrophotometry analysis of behaviour of DNA solutions in the water and at low ionic strengths Article published earlier |
| spellingShingle | Спектрофотометрический анализ поведения растворов ДНК в воде и при низких ионных силах Круглова, Е.Б. Структура и функции биополимеров |
| title | Спектрофотометрический анализ поведения растворов ДНК в воде и при низких ионных силах |
| title_alt | Спектрофотометричний аналіз поведінки розчинів ДНК у воді та за низьких іоних сил Spectrophotometry analysis of behaviour of DNA solutions in the water and at low ionic strengths |
| title_full | Спектрофотометрический анализ поведения растворов ДНК в воде и при низких ионных силах |
| title_fullStr | Спектрофотометрический анализ поведения растворов ДНК в воде и при низких ионных силах |
| title_full_unstemmed | Спектрофотометрический анализ поведения растворов ДНК в воде и при низких ионных силах |
| title_short | Спектрофотометрический анализ поведения растворов ДНК в воде и при низких ионных силах |
| title_sort | спектрофотометрический анализ поведения растворов днк в воде и при низких ионных силах |
| topic | Структура и функции биополимеров |
| topic_facet | Структура и функции биополимеров |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/154239 |
| work_keys_str_mv | AT kruglovaeb spektrofotometričeskiianalizpovedeniârastvorovdnkvvodeiprinizkihionnyhsilah AT kruglovaeb spektrofotometričniianalízpovedínkirozčinívdnkuvodítazanizʹkihíonihsil AT kruglovaeb spectrophotometryanalysisofbehaviourofdnasolutionsinthewaterandatlowionicstrengths |