Тепловой гиперхромизм растворов ДНК с различным содержанием кислорода

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Химия


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

В ХИМИЧЕСКИЕУКИ В
47
УДК 573. 3
ТЕПЛОВОЙ ГИПЕРХРОМИЗМ РАСТВОРОВ ДНК С РАЗЛИЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ КИСЛОРОДА
Пивоваренко Ю. В.
ННЦ «Физико-химическое материаловедение» Киевского национального университета им. Тараса Шевченко и НАН Украины, Киев, e-mail: y. pivovarenko@gmail. com
Показано, что тепловой гиперхромизм ДНК зависит от содержания кислорода в ее водных растворах. Ключевые слова: гиперхромизм, ДНК
THERMAL HYPERCHROMISM OF DNA SOLUTIONS WITH DIFFERENT
CONTENT OF OXYGEN
Pivovarenko Y.V.
STC Physico-Chemical Center of Material Science, Taras Shevchenko Kyiv National University and NAS of Ukraine, Kiev, e-mail: y. pivovarenko@gmail. com
It is shown that thermal hyperchromism of DNA depend on content of oxygen in DNA aqueous solutions.
Keywords: hyperchromism, DNA
Учитывая идентичность спектральных изменений, сопровождающих нагревание водных растворов ДНК [1, 2] и их насыщение кислородом [4, 6, 7], мы предположили, что тепловой гиперхромизм ДНК зависит от содержания кислорода в ее растворах.
Цель исследования. Целью настоящего исследования была экспериментальная проверка такого предположения.
Материалы и методы исследования
В работе использовали растворы ДНК, приготовленные на 50 мМ Na-какодилатном буфере, pH 6,9 [2].
Для дегазации, растворы ДНК (20 °С) в течение 1 часа выдерживали в вакуумном эксикаторе под давлением ~ 13 мм рт. ст.
Насыщение растворов ДНК (20 °С) кислородом осуществляли барботированием (кислородом) [6, 7].
В работе использовали ДНК из тимуса теленка (Serwa, Германия).
Тепловое плавление ДНК проводили в соответствии с [9].
Тепловой гиперхромизм растворов ДНК, наблюдаемый при их нагревании от 20 до 95 °C, рассчитывали по формуле:
= [A260 (95°С) — A260 (20°С) / A260 (20°С)] 100%
Для регистрации УФ-спектров поглощения растворов ДНК использовали спектрофотометр Specord UV VIS (Carl Zeiss Jena, Германия).
Результаты исследования и их обсуждение
Установлено, что нагревание дегазированных растворов ДНК от 20 до 95 °C не приводит к изменениям их спектров поглощения в диапазоне длин волн: 220 — 300 нм (рис. 1А). Также установлено, что нагревание растворов ДНК, насыщенных кислородом, от 20 до 95 °C сопровождается их гиперхромизмом в диапазоне длин волн: 220 — 300 нм (рис. 1Б), который может превышать 100%.
Обсуждение результатов. Полученные результаты (рис. 1) показывают, что тепловой гиперхромизм ДНК наблюдается только для ее кислородсодержащих растворов. Учитывая положения теории гипохромии олиго- и полинуклеотидов [5], полученные результаты означают, что термическая денатурация ДНК происходит только в кислородсодержащих растворах (рис. 1Б), а в бескислородных растворах ДНК термически резистентна (рис. 1А).
Результат, представленный на рис. 1Б, позволяет предположить, что тепловой гиперх-ромизм ДНК отражает процесс её модификации синглетным кислородом или другими АФК, образующимися при нагревании [3, 4, 6−8]. Так, модификация синглетным кислородом, которая сопровождается одноэлектронным окислением ДНК [8], может приводить к дегидрированию её оснований и, как следствие, к потере лабильных атомов водорода. участвующих в образовании водородных связей между комплементарными цепями ДНК, т. е. — к тепловому плавлению ДНК.
Очевидным практическим приложением обнаруженной зависимости (рис. 1) является дифференциальная УФ-спектроскопия ДНК [2], используемая для определения её структуры [10]. Учитывая способ получения термических дифференциальных спектров (ТДС) ДНК [10], на основании полученных результатов можно утверждать, что их вид будет зависеть от содержания кислорода в растворах исследуемой ДНК. Например, ТДС дегазированного раствора ДНК, полученный вычитанием спектра 1 из спектра 2 (рис. 1А), практически совпадёт с осью абсцисс, т. е. — будет совершенно не информативен.
MЕЖДУНAР ОДНЫИ ЖУР^Л ПРИКЛAДНЫX И ФУНДAMЕНТAЛЬНЫX ^G^OBAR^ № 2, 20l4
48
В CHEMICAL SCIENCES В
А — УФ-спектры поглощения дегазированного раствора ДНК:
1 — при 20 °С- 2 — при 95 °С-
Б — УФ-спектры поглощения раствора ДНК, предварительно, в течение 15 мин., барботированного
кислородом: 1 — при 20 °С- 2 — при 95 °С
Выводы
Тепловой УФ-гиперхромизм ДНК наблюдается только для ее кислородсодержащих растворов.
В бескислородных растворах ДНК термически резистентна.
Список литературы
1. Бирштейн Т. М., Дмитренко Л. В. Потенциометри-ческе титрование // Физико-химические методы изучения, анализа и фракционирования биополимеров. — Л.: Наука. -1966. — 342 с.
2. Зенгер В. Принципы структурной организации нуклеиновых кислот. — М: Мир. — 1987. — 584 с.
3. Кузнецова А. А., Кнорре Д. Г., Фёдорова О. С. Окисление ДНК и её компонентов активными формами кислорода // Успехи химии. 2009. Т. 78, № 7. С. 714−734.
4. Фозия Хан, Фарина Хан, Сиддику А. А., Али Р. Повышение иммуногенности плазмидной ДНК под действием
синглетного кислорода II Биохимия. 2006.- Т. 71, № 8. С. 1074−1082.
5. Шабарова 3.A., Богданов A.A. Химия нуклеиновых кислот и их компонентов II M.: Химия. — 1978. — 584 с.
6. Doshi R., Day P.J.R., Carampin P., Blanch E. et al II Anal. Bioanal. Chem. — 2010. — Vol. З96. — P. 2ЗЗ1−2ЗЗ9.
7. Doshi R., Day P.J.R., Tirelli N. Dissolved oxygen alteration of the spectrophotometric analysis and quantification of nucleic acid solutions II Biochemical Society Transactions. -2009. — Vol. З7, part 2. — P. 46670.
8. Kanvah S., Joseph J., Schuster G.B., Barnett R.N. at all. II Accounts of Chemical Research. — 2010. — Vol. 4З, № 2. -P. 280−287.
9. Marmur J., Doty P. Determination of the base composition of deoxyribonucleic acid from its thermal denaturation temperature II J. Mol. Biol. — 1962. — Vol. 5. -P. 109−118.
10. Mergny J. -L., Li J., Lacroix L., Amrane S., Chaires J.B. II Nucleic Acids Research, — 2005. — Vol. ЗЗ, № 16. — P. 1−6. Published online September 12, 2005.
INTERNATIONAL JOURNAL OF APPLIED AND FUNDAMENTAL RESEARCH № 2, 2014

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой