Динамічне впорядкування іонів металів навколо подвійної спіралі ДНК
За матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 2 жовтня 2013 року
DOI:
https://doi.org/10.15407/visn2014.01.089Ключові слова:
ДНК, протиіони, ґратка, конформаційні коливання, низькочастотний спектр, текстураАнотація
Досліджено систему подвійної спіралі ДНК з іонами металів, що нейтралізують негативно заряджені фосфатні групи остова макромолекули. Показано, що іони металів можуть формувати динамічну впорядковану структуру вздовж остова ДНК, подібну до ґратки іонного кристала (іон-фосфатну ґратку). Знайдено специфічні моди коливань іон-фосфатної ґратки і показано, що вони знаходяться в низькочастотному діапазоні коливального спектра ДНК (< 200 см-1). У рамках підходу динамічного впорядкування іонів навколо ДНК пояснено роль іонів солі у формуванні фрактальних структур, що спостерігаються на поверхні після висушування водних розчинів ДНК з солями хлоридів лужних металів.
Посилання
Watson J.D., Crick F.H.C. A structure of deoxyribose nucleic acid. Nature. 1953. 171: 737–38. http://doi.org/10.1038/171737a0
Wilkins M.H.F., Stokes A.R., Wilson H.R. Molecular structure of deoxypentose nucleic acid. Nature. 1953. 171: 738–40. http://doi.org/10.1038/171738a0
Franklin R.E., Gosling R.G. Molecular configuration in sodium thymonucleate. Nature. 1953. 171: 740–41. http://doi.org/10.1038/171740a0
Perepelytsya S.M., Volkov S.N. Ion mode in the DNA low-frequency vibration spectra. Ukr. J. Phys. 2004. 49(11): 1072.
Perepelytsya S.M., Volkov S.N. Counterion vibrations in the DNA low-frequency spectra. Eur. Phys. J. E. 2007. 24: 261–69. http://doi.org/10.1140/epje/i2007-10236-x
Perepelytsya S.M., Volkov S.N. Conformational vibrations of DNA with counterions in cross-stranded position. Ukr. J. Phys. 2010. 55: 1182.
Perepelytsya S.M., Volkov S.N. Conformational vibrations of ionic lattice in DNA: Manifestation in the low-frequency Raman spectra. J. Mol. Liq. 2011. 164: 113–19. http://doi.org/10.1016/j.molliq.2011.04.015
Perepelytsya S.M., Volkov S.N. Vibrations of ordered counterions around left- and right-handed DNA double helix. J. Phys: Conf. Series. 2013. 438: 012013. http://doi.org/10.1088/1742-6596/438/1/012013
Perepelytsya S.M., Volkov S.N. Dynamics of ion-phosphate lattice of DNA in left-handed the double helix for. Ukr. J. Phys. 2013. 58: 554–61. http://doi.org/10.15407/ujpe58.06.0554
Kittel C. Introduction to Solid State Physics (Wiley, 1953).
Volkov S.N., Kosevich A.M. Molekulyarnaya biologiya (Molecular Biology). 1987. 21: 797–806.
Volkov S.N., Kosevich A.M. Theory of low-frequency vibrations in DNA macromolecules. J. Biomolec. Struct. Dyn. 1991. 8: 1069–83. http://doi.org/10.1080/07391102.1991.10507866
Volkov S.N. Biopolym. Cell. 1991; 7(1): 40-49.
Powell J.W., Edwards G.S., Genzel L., Kremer F., Wittlin A. Investigation of far-infrared vibrational modes in poly-nucleotides. Phys. Rev. A. – 1987. 35(9): 3929–39. http://doi.org/10.1103/PhysRevA.35.3929
Urabe H., Kato M., Tominaga Y., Kajiwara K. Counterion dependence of water of hydration in DNA gel. J. Chem. Phys. 1990. 92(1): 776–74. http://doi.org/10.1063/1.458430
Weidlich T., Lindsay S.M., Rui Q., Rupprecht A., Peticolas W.L., Thomas G.A. A Raman study of low frequency interhelical modes in A-, B-, and C- DNA. J. Biomolec. Struct. Dyn. 1990. 8(1):139–71. http://doi.org/10.1080/07391102.1990.10507795
Weidlich T., Powell J.W., Genzel L., Rupprecht A. Counerion effects on the Far-IR vibrational spectra of poly(rI)poly(rC). Biopolymers. 1990. 30: 477–80. http://doi.org/10.1002/bip.360300324
Bulavin L.A., Volkov S.N., Kutuvy S.Yu., Perepelytsya S.M. Observation of the DNA ion-phosphate vibrations. Dopovidi NANU. 2007. (10): 69–73. arXiv:0805.0696v1.
Bulavin L.A., Aktan A.Yu, Zabashta Yu.F. In: Medical Physics. Vol. 2. (Kuiv, 2011). [in Ukrainian].
Perepelytsya S.M., Volkov S.N. Biofizychnyy Visnyk (Biophysical Bulletin). 2009. 23(2): 5–19. [in Russian].
Perepelytsya S.M., Volkov S.N. Intensities of DNA ion-phosphate modes in low-frequency Raman spectra. Eur. Phys. J. E. 2010. 31: 201–06. http://doi.org/10.1140/epje/i2010-10566-6
Perepelytsya S.M., Glibitskiy G.M., Volkov S.N. Texture formation in DNA films with alkali metal chlorides. Biopolymers. 2013. 99(6): 508–16. http://doi.org/10.1002/bip.22209
Tarasevich Yu.Yu. Mechanisms and models of the dehydration self-organization in biological fluids. Physics-Uspekhi (Advances in Physical Sciences). 2004. 47(7): 717-28. http://doi.org/10.1070/PU2004v047n07ABEH001758
Glibitskiy G.M. Na-DNA films with ions of metals. Biofizychnyy Visnyk (Biophysical Bulletin). 2008. 21(2): 29–34.
