Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,564

ТЕПЛОВОЙ ГИПЕРХРОМИЗМ РАСТВОРОВ ДНК С РАЗЛИЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ КИСЛОРОДА

Пивоваренко Ю.В. 1
1 ННЦ «Физико-химическое материаловедение» Киевского национального университета им. Тараса Шевченко и НАН Украины
Показано, что тепловой гиперхромизм ДНК зависит от содержания кислорода в ее водных растворах.
гиперхромизм
ДНК
1. Бирштейн Т.М., Дмитренко Л.В. Потенциометрическе 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 // Биохимия. 2006.– Т. 71, № 8. С. 1074–1082.
5. Шабарова З.А., Богданов А.А. Химия нуклеиновых кислот и их компонентов // М.: Химия. – 1978. – 584 с.
6. Doshi R., Day P.J.R., Carampin P., Blanch E. et al // Anal. Bioanal. Chem. – 2010. – Vol. 396. – P. 2331–2339.
7. Doshi R., Day P.J.R., Tirelli N. Dissolved oxygen alteration of the spectrophotometric analysis and quantification of nucleic acid solutions // Biochemical Society Transactions. – 2009. – Vol. 37, part 2. – P. 466–470.
8. Kanvah S., Joseph J., Schuster G.B., Barnett R.N. at all. // Accounts of Chemical Research. – 2010. – Vol. 43, № 2. – P. 280–287.
9. Marmur J., Doty P. Determination of the base composition of deoxyribonucleic acid from its thermal denaturation temperature // J. Mol. Biol. – 1962. – Vol. 5. – P. 109–118.
10. Mergny J.-L., Li J., Lacroix L., Amrane S., Chaires J.B. // Nucleic Acids Research, – 2005. – Vol. 33, № 16. – P. 1–6. Published online September 12, 2005.

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 °С, рассчитывали по формуле:

h(%) = [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 °С 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 °С 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 гиперхромизм 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.

pivjvar1.tif

А – УФ-спектры поглощения дегазированного раствора ДНК: 1 – при 20 °C; 2 – при 95 °C; Б – УФ-спектры поглощения раствора ДНК, предварительно, в течение 15 мин., барботированного кислородом: 1 – при 20 °C; 2 – при 95 °C

Выводы

Тепловой УФ-гиперхромизм ДНК наблюдается только для ее кислородсодержащих растворов.

В бескислородных растворах ДНК термически резистентна.


Библиографическая ссылка

Пивоваренко Ю.В. ТЕПЛОВОЙ ГИПЕРХРОМИЗМ РАСТВОРОВ ДНК С РАЗЛИЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ КИСЛОРОДА // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 2-2. – С. 47-48;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=5005 (дата обращения: 25.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074